Схема контура заземления на 4 ом

Схема контура заземления на 4 ом
Схема контура заземления на 4 ом
Схема контура заземления на 4 ом
Схема контура заземления на 4 ом
Схема контура заземления на 4 ом

Преселектор  на  полосовых  фильтрах.

Часть 1.   Пассивный преселектор с компенсацией потерь.

                           

          Большая часть радиолюбителей живут и размещают своё антенное  хозяйство в густонаселённых спальных районах многоэтажек. Можно только

представить, что и с какими уровнями приходит на антенный вход наших     трансиверов в дополнение к промышленным помехам. В результате перегрузок приёмного тракта растёт уровень шума, образовываются побочные каналы приёма, по которым помехи и сигналы с других диапазонов перекочёвывают на частоту, где мы пытаемся, порой безрезультатно, "вытащить" слабую станцию. Не секрет, что на сегодня пока ещё перегрузочная способность приёмников ограничена вне зависимости от их построения: преобразование или прямая оцифровка входного сигнала.

 

Положение усугубляется ещё тем, что подавляющее большинство  промышленно выпускаемых трансиверов имеют во входной части широкополосные фильтры с полосами пропускания значительно превышающими радиолюбительские диапазоны. И лишь незначительная часть из них имеет на своём вооружении  перестраиваемые преселекторы, которые по своим возможностям оставляют желать лучшего и не всегда могут спасти ситуацию.

 

Принимая во внимание вышеизложенное, становится очевидным,  что в этих условиях требовательному к качеству приёма оператору желательно иметь под рукой высокоэффективный преселектор, имеющий высокие динамические характеристики и максимально возможное подавление в полосе задержания.

 

Изготовление такого преселектора требует определённых технических навыков и если вы на это решились, надеюсь, мой скромный опыт по выполнению конкретных изделий в дополнение к вашему и имеющейся информации в технической литературе и интернете помогут сделать правильный выбор.

 

Структурная схема предлагаемого преселектора приведена на Рис.1.  

Как видно из структурной схемы, преселектор состоит из пассивной части, выполняющей непосредственно селективные функции и активной части, представленной широкополосным усилителем высокой частоты (УВЧ).

 

          Рассмотрим каждую часть отдельно и более подробно.

 

1.1      Пассивная часть преселектора.

 

          Селекция по каждому диапазону осуществляется отдельно посредством многоконтурных полосовых фильтров в их классическом схемотехническом исполнении. Для частот выше 10МГц фильтры в преселекторе выполнены как субоктавные полосовые диапазонные с фиксированной полосой пропускания в границах выделенных радиолюбительских частот. Исполнение фильтров хорошо представлено в изданиях Э.Т. Рэда (см. ссылку). C момента выпуска этих изданий неоднократно и не только мною подобные фильтры  изготавливались и при правильном исполнении полностью оправдывали заявленные характеристики.

 

Кольца в индуктивностях применялись из карбонильного железа размерами  14 : 8 : 4,5 мм. с магнитной проницаемостью 13,5 . При изготовлении необходимо соблюдать указанные индуктивности и выполнить перерасчёт витков для отводов, сохраняя их соотношение, как в оригинале. Этим будет обеспечено согласование фильтра и его звеньев по сопротивлению. При необходимости карбонильные кольца легко корректируются по толщине на наждачном листе на уменьшение. При нынешнем предложении ассортимента колец различными производителями подобрать их нужного нам размера и проницаемости  не составит большого труда.    

       

 

Для низкочастотных диапазонов (160м., 80м. и 40м.) полосовые фильтры выполнены с возможностью их перестройки в пределах каждого диапазона с помощью многосекционных переменных конденсаторов.   

 

 

Каждая индуктивность реализована на двух сложенных вместе кольцах большого диаметра из карбонильного железа, имеющих достаточный запас по динамике.

 

Все данные, необходимые для изготовления полосовых фильтров, сведены в Таблицу 1(пп. 1 - 6).

 

Таблица 1

 

пп

       Параметр

 

                                    Диапазон

         160 м.

          80 м.

          40 м.

 1.

 

 

 

 2.

 

 

 3.

 

 

 

4.

 

 

 

 

 5.

 

 6.

 

 

 

 7.

 

 

 

 

 

 

 8.

 

 

 9.

Сердечник

 

 

 

Индуктивность, мкГн

 

Число витков (первичная обм.)

 

 

Число витков

(вторичная обм.)

 

 

 

Сmax-Cmin , пФ

 

Ёмкость связи, пФ

 

 

Полоса фильтра, кГц, по уровню:

         - 3  dB

         - 6  dB

         - 20dB

         - 40dB

 

Коэф. прямоуг-ти

( -6dB/-40dB)

 

Затухание, dB    

Карбонильное

железо, 2шт. ,

31,5:16,5:8(мм)

 

          67,5

 

 

          55

       ПЭВ-1,      диам. 0,67мм

 

          1,5                         МГТФ, в районе 17 витка

от "хол." конца

 

    116,0 - 93,9

 

          1,65

(два послед-но по 3,3 пФ)

 

     4 контура

 

          35

          46

          74

         136

 

          3,0 

 

 

          9,0    

Карбонильное железо, 2шт. ,

24:13:7(мм)

 

          34

 

 

          52

       ПЭВ-1,

диам. 0,67мм

 

          1,5

МГТФ, в

районе 15 витка

от "хол." конца

 

    60,8 – 51,6

 

           0,69

(два послед-но: 

1,0 и 2,2 пФ)

 

     5 контуров

 

          44

          61

         103

         237

 

          3,9

 

 

          8,5

 

Карбонильное железо, 2шт. ,

24:13:7(мм)

 

          17,2

 

 

          30

       ПЭВ-1,

диам. 0,67мм

 

          1,0

МГТФ, в

районе 10 витка

от "хол." конца

 

    30,1 – 27,6

 

           0,21

(три послед-но:

1,0; 1,0; 1,5 пФ)

 

     5 контуров

 

          136

          175

          257

          414

 

          2,4

 

 

          9,0

                                                                                                                                      

Перед тем, как сложить два кольца и закрепить их вместе друг с другом фторопластовой лентой, необходимо между кольцами заложить гибкий провод небольшого сечения во фторопластовой изоляции длиной около 10см. В дальнейшем это даст вам возможность выполнить этим проводом виток по сечению одного кольца и ещё один виток по сечению двух колец, что будет эквивалентно полутора виткам вторичной обмотки.

  

 Закладку провода между кольцами необходимо сделать для крайних индуктивностей полосовых фильтров диапазонов 160м и 80м.

 

 Основную ( первичную ) обмотку на этих кольцах необходимо начинать с места закладки вторичной обмотки и мотать в обе стороны. В конечном итоге вторичная обмотка должна располагаться в районе витка основной обмотки, указанного в Табл.1(п.4). Такое расположение подтверждено оптимальностью соотношения полученных данных по затуханию и прямоугольности фильтров.

 

Все индуктивности первичных обмоток в составе одного полосового фильтра должны быть максимально одинаковы. Разницу можно компенсировать количеством витков самой обмотки. Более точно, домотав один-три витка "горячим" концом вторичной обмотки подгоняемой индуктивности на отдельном карбонильном колечке небольшого диаметра. Например, выломав и обработав напильником внутреннее кольцо чашки карбонильного сердечника СБ-28 или др.

 

При монтаже индуктивностей желательно обеспечить максимально возможное расстояние от стенок отсеков, в которых они будут располагаться. Снизу можно подложить толстую фторопластовую шайбу.

 

В данном преселекторе применены 4-х и 5-ти секционные переменные конденсаторы ёмкостью 15 - 140пФ, роторные секции которых закреплены на керамической оси, статорные – на керамических стойках. Ротор и статор в секциях не должны затирать, зазоры между пластинами должны быть одинаковыми. В многосекционных конденсаторах, как правило, крайние пластины в секции ротора с радиальными прорезями (сегментированы).

 

Теперь перейдём к тем работам, которые необходимо выполнить по подготовке конденсаторов переменной ёмкости. Основное требование – равенство значений ёмкостей секций Со, Сmax и при различных углах поворота оси ротора. Выводим роторные секции на начальную Со (минимальную) ёмкость, производим замеры каждой секции. При наличии разницы выбираем секцию с максимальной начальной ёмкостью и к ней подгоняем другие секции, добавив разницу подпайкой постоянной ёмкости.  Далее, вводим ротор на величину первых сегментов (до прорези), проводим замеры и подгоняем до одинаковой величины ёмкости, подгибая-отгибая введённые сегменты. Затем вводим ротор на вторые сегменты (до второй прорези), делаем замеры, подгоняем ёмкости этими сегментами и так далее - до полного введения роторных секций в статорные (Сmax). Переменный конденсатор для применения в преселекторе готов.

 

Следующая операция – изготовление экранирующего корпуса с отсеками для каждого полосового фильтра. В данной конструкции они изготовлены из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 2,0 - 2,5 мм. Заранее предусматриваются отверстия в нижней части для ввода провода каждой секции статора в свой отсек, а так же отверстия в перегородках для размещения конденсаторов ёмкостной связи. Все составляющие корпуса тщательно пропаиваются.

 

 

Если корпуса с перегородками будут выполнены из листовой меди или латуни, имеющих большую толщину, чем медное покрытие на стеклотекстолите, это только усилит экранировку и положительно скажется на затухании в полосе задержания фильтров

 

Размеры корпусов и отсеков в них определяются теми комплектующими элементами, которые у вас будут в наличии на момент изготовления. Готовые к использованию экранирующие корпуса закрепляются на переменных конденсаторах и производится монтаж согласно электрической схемы.

 

          

 

Оптимальные ёмкостные связи между контурами фильтра реализованы последовательным соединением конденсаторов малой ёмкости, Табл.1(поз.6).   Результаты, полученные после изготовления полосовых фильтров, приведены в пунктах 7, 8 и 9 таблицы.

 

В пункте 5 определён необходимый диапазон перестройки переменных конденсаторов в контурах фильтров для получения заданного перекрытия частот. Учитывая малое изменение ёмкости необходимо для организации плавности перестройки провести расчёт последовательно-параллельного включения дополнительных "растягивающих" конденсаторов в каждую секцию переменного конденсатора. Однако, учитывая последующую за этим трудоёмкость настройки всего фильтра и общее понижение добротности системы привнесёнными дополнительными радиоэлементами, было принято решение отказаться от этого варианта и применить верньерные устройства с коэффициентом передачи 20:1, что в дальнейшем подтвердило их эффективность.

 

1.2   Активная часть преселектора.

 

В этом разделе перейдём к рассмотрению не менее важного узла преселектора – широкополосного усилителя высокой частоты (УВЧ) с коэффициентом передачи в пределах потерь, вносимых полосовыми фильтрами на низкочастотных диапазонах.

 

          Усилитель не должен ограничивать динамический диапазон приёмного тракта трансивера, а так же вносить ощутимых для качества приёма дополнительных искажений и шумов. Этим требованиям полностью соответствует УВЧ, схема которого изображена на Рис.2.

        

Усилитель выполнен по классическому принципу каскодно-пушпульного включения транзисторных каскадов. Параллельное включение

малошумящих транзисторов эффективно снижает уровень шумов всего усилителя, одновременно повышая его динамический диапазон. Резисторы R7-R14 ”симметрируют” усиление транзисторных каскадов в усилителе, исключая необходимость подбора транзисторов по крутизне и за счёт отрицательных  обратных связей обеспечивают устойчивость к самовозбуждению. Резисторы R3-R6, совместно с установленными на выводах транзисторов малогабаритными колечками ("бусинками") из феррита или карбонильного железа, так же повышают его устойчивость.

 

Усиление УВЧ без установки блокировочных конденсаторов С1 и С2 составляет от 9 до 12dB во всём диапазоне частот, что достаточно для компенсации потерь в полосовых фильтрах низкочастотных диапазонов 160м, 80м и 40м. При установке конденсаторов усиление вырастет соответственно до 12-15,5dB (см. Табл.2), однако, в этом случае снизится динамический диапазон приёмного тракта на величину избыточного усиления и необходимо будет определяться, что важнее.

 

 Таблица 2

№ пп

                             Параметр

                                   Діапазон, м    

 160

   80

  40

  30

  20

  17

  15

  13

  10

    1

Усиление, dB      (при С1,С2)

       12,0          

     12,0   

 12,5

    13,0

 14,0

 14,5

 15,0

 15,5

 15,0

    2   

Сердечник       Т1, Т2

                                                                                               Кольцо ферритовое М1000НМ,  16:8:6 (мм)

   3

Число витков        (первичная обм.)

                                      
 10 вит. + 10 вит. ; ПЭЛШО   0,38

   4

Число витков        (вторичная обм.)

                                                                                                          Т1 – 6 вит. ; Т2 – 5вит. ; ПЭЛШО   0,38

   5

Максимальный уровень Uвых,  Rн=50 Ом                     (до начала компрессии)

                                                                                                                      1,8В

 

          Данные для изготовления трансформаторов Т1 и Т2 приведены в пп.2-4 таблицы. Первичные обмотки состоят из двух отдельных обмоток.  Вторичные обмотки мотаются в районе среднего вывода первичной без распределения по ней, чтобы не создавать дополнительную ёмкость, только в этом случае обеспечивается широкополосность УВЧ с частотой среза 32 МГц по уровню -3dB.

 

Режим по постоянному току устанавливается раздельно по плечам с помощью резистивных делителей R21-R22, R23-R24, подающих смещение на затворы транзисторов VT5-VT6, VT7-VT8, а так же резисторов отрицательной обратной связи R15,R16 (см. Рис.2).  Посредством синхронного изменения номиналов резисторов R15,R16 и измерения на них падения напряжения устанавливается необходимый ток  в плечах, который должен составлять 18-20mA (9-10mA через транзистор). Общее потребление тока УВЧ будет находиться в пределах 36-40mA. При установленном режиме по постоянному току максимальное напряжение на выходе усилителя  на нагрузке 50Ом, при котором начинается компрессия сигнала, равно 1,8В. Резисторы R1 и R2 обеспечивают защиту затворов транзисторов VT1-VT4  в случае проведения экспериментов, манипуляций с входным трансформатором. Диоды VD1-VD4 защищают входные цепи усилителя от мощных импульсных помех.

 

В качестве замены применённых полевых транзисторов можно подобрать транзисторы с приемлемыми параметрами из ряда малошумящих, правильно организовав для них цепи смещения и режимы по постоянному току. Монтаж  усилителя удобно выполнять на "пятачках", проецируя расположение радиоэлементов симметрично с обеих сторон платы.

 

 

После наладки плата УВЧ вместе с реле обвода размещается в корпусе из фольгированного стеклотекстолита аналогично другим узлам преселектора.                        

 

 

 

Все узлы преселектора размещены в корпусе размером 100х195х280см с высоким коэффициентом заполнения.

 

         

 

Общее управление преселектором осуществляется с лицевой панели по нижеследующему алгоритму.

 

 

                                                                                                                       

1.  Включение – отключение преселектора на полосовых фильтрах:

кнопка с фиксацией (первая справа) – электронный коммутатор – обводные реле РЭВ17;

               педаль управления на передачу (ТХ) – электронный коммутатор -

               обводные реле РЭВ17.

 

2.  Включение диапазонов:

кнопки без фиксации (9 шт.) – дешифратор – поляризованные реле РПС32 – реле включения полосовых фильтров РЭС49.

 

3.  Включение – отключение УВЧ:

Кнопка с фиксацией (вторая справа) – обводные реле РПВ2/7.

 

В алгоритме подачи питания на обмотки управления обводных реле РЭВ17 необходимо предусмотреть вариант случайного или аварийного исчезновения напряжения питания блока преселектора "+"27В, чтобы сигнал приёма или передачи при этом проходил только по обводному пути, как и в случае полного отключения с панели управления.

 

Схема электронного коммутатора включения обводных реле РЭВ17 не приводится, так как не представляет сложности и может иметь несколько вариантов реализации. Её задача – объединить команды управления обводными реле педалью "ТХ" и кнопкой включения – отключения преселектора. Обводные реле крепятся на задней стенке корпуса преселектора и должны быть рассчитаны на максимальную выходную мощность трансивера.

 

 

Здесь же расположены:

 

-   разъёмы подключения педали для управления блоком преселектора ключеванием на "землю" или уровнем "+"15В;

-   разъём сигналов управления включения диапазонов для внешних устройств (при необходимости);

-   клеммы для заземления и подачи напряжения питания "+"27В от внешнего источника.

 

Индикация местоположения полосы пропускания фильтра в пределах рабочего диапазона осуществляется светодиодом, закреплённом на выгнутой штанге из медного провода диаметром 1,5-2,0мм, припаянной к латунной крестовине переходника с верньера на ось переменного конденсатора. В качестве шкалы индикации используются срезанные линзы светодиодов, закреплённые клеем в отверстиях с двухступенчатым диаметром.

 

 

На приведённой фотографии трансивера  с подключенным преселектором по картинке панорамы можно визуально оценить его работу в полосе задержания на диапазоне 80м.

 

 

При прослушивании на скатах фильтра очень слабых станций наблюдается полезный эффект, выражающийся тем, что при перемещении прослушиваемой частоты вниз по скату уровень шумов падает быстрее, чем сигнал станции. Это положительно сказывается на его читабельности, и чем круче получатся скаты фильтра, тем ярче будет проявляться этот эффект.

 

Часть 2.   Активный преселектор.

 

          Определённый интерес может вызвать, как составная часть трансивера или дополнение к нему, активный перестраиваемый преселектор для диапазона частот от 1,8МГц до 30МГц. Однако, создать преселектор, имеющий приемлемые технические характеристики при перестройке во всём этом диапазоне, проблематично. Предлагается, как компромиссное решение, разбить указанный диапазон на два поддиапазона с охватом 160м, 80м, 40м и 30м, 20м, 17м, 15м, 12м, 10м, выполнив два раздельных активных преселектора, объединив их в общий узел.

 

Схема электрическая принципиальная преселектора приведена на Рис.3.

Для усиления сигнала за базу взята схема широкополосного УВЧ (Рис.2) с сохранением всех имеющихся достаточно высоких параметров и, что важно, хорошую развязку между входной и выходной частями, а так же высокие входное и выходное сопротивления. Эти свойства дадут возможность упростить задачу по максимальной реализации добротности резонансных контуров, которые будут применяться в данной конструкции, без опасности возникновения возбуждения.

 

Данные, необходимые для изготовления преселекторов, приведены в Табл.3 и Табл.4.

                                                                                                          Таблица 3

                  Сердечник

 

                    Количество витков

       Wde

   Wab=Wac

        Wfg

        Т1,  50ВН  32:14:8 мм

         26

         10

           1

                    ПЭВ-1, диам. 1,4мм

        Т2,  50ВН  32:14:8 мм

         26

         10

           1

                    ПЭВ-1, диам. 1,4мм

         

С3, С4 - 150пФ, подключаются для диапазона 160м.

 

                                                                                                          Таблица 4

                  Сердечник

 

                    Количество витков

       Wde

   Wab=Wac

        Wfg

      Т1,  карб. Fe   32:16:8 мм

         15

           5

           1

                    ПЭВ-1, диам. 1,4мм

      Т2,  карб. Fe   32:16:8 мм

         15

           5

           1

                    ПЭВ-1, диам. 1,4мм

С3, С4 – 20пФ, подключаются для диапазона 30м.

 

          Результаты замеров сведены в Табл.5 и Табл.6.

                                                                                                          Таблица 5

 Диапазон (МГц)

   Δf, кГц (-3dB)

        Кус.(dB)

Кус.(dB), без С5-С6          

        1,8 – 2,0

        3,5 – 4,0

        7,0 – 7,3

22,0

55,0

190,0

18,5

20,5

21,5

10,5

12,0

13,0

          Uвых. макс.= 1,6В (Rн=50 Ом) до начала компрессии сигнала.                                                                                                                

                                                                                                          Таблица 6

 Диапазон (МГц)

   Δf, кГц (-3dB)

        Кус.(dB)

Кус.(dB), без С5-С6

10,100 – 10,150

14,000 – 14,350

18,068 – 18,168

21,000 – 21,450

24,890 – 24,990

28,000 – 30,000

100,0

120,0

200,0

250,0

360,0

450,0

16,0

19,0

18,0

17,5

16,5

15,0

-

-

-

-

-

-

 Uвых. макс.= 1,6В (Rн=50 Ом) до начала компрессии сигнала.

         

В активных преселекторах применены четырёхсекционные конденсаторы аналогичные тем, что использовались в предыдущей конструкции для 160м. В качестве обкладок конденсаторов, изображённых в схеме, используются статорные пластины, роторные – для связи между ними. Необходимо соединить роторные пластины попарно между собой, проложив провод вдоль керамической оси с последующей пропайкой. Общая ёмкость при этом уменьшится вдвое.

 

          Общий вид объединённого блока приведён на фото.

 

 

Корпус выполнен из листовой латуни. Входные и выходные части преселекторов разделены перегородкой с заземлением пайкой на платах усилителей. Так же перегородка посредине разрезана пополам и вновь скреплена припаянной перемычкой для удобства демонтажа узлов в случае необходимости. В этом же корпусе с помощью реле РЭС49 организованы аттенюатор и обвод. Реле расположены в торцах отсека преселектора более высокочастотного диапазона (10 – 30МГц). Реле коммутации дополнительных конденсаторов для диапазонов 160м и 30м аккуратно, не допуская перегрева, подпаиваются к лепесткам, закреплённым на корпусах переменных конденсаторов.

 

 

На экране характериографа отображена характеристика работы активного преселектора в области частот диапазона 80м.

 


Для расчёта резонансных контуров в обоих конструкциях преселекторов применялись в основном три общеизвестные формулы:

                                                                                                   

                                                                                                                                      

1.                                                                 – формула Томсона;           

                                                                                                    

 

 

2.                                                    

 

 

 

 

3.           

 

                     где:    W   -   число витков;

                                L    -   индуктивность, мкГн;

                                μ    -   магнитная проницаемость;

                                d1    -   внешний диаметр кольца, мм;

                                d2   -   внутренний диаметр кольца, мм;

                                h     -   высота кольца, мм.

                                                                                                                                                    

 

В заключение необходимо отметить, что комплектующие и схемные решения, применённые при построении представленных преселекторов не истина в последней инстанции, но и не являются случайными. Окончательному варианту предшествовали ряд опробований и экспериментов с кольцами из карбонильных и ферритовых материалов с различными диаметрами и проницаемостями. Предпочтение отдавалось комплектующим для получения более высоких динамических характеристик фильтров и их прямоугольности. При этом конечные изделия должны были иметь приемлемые габариты. В процессе эксплуатации преселекторов было однозначно определено, что результат ожидания оправдал.

 

 

Владимир Журбенко, US4EQ

              г. Никополь

 73!

 

Литература:        1.  Э.Т. Рэд.   Схемотехника радиоприёмников.

     Издательство "Мир", г. Москва, 1989г.

 

                                    2.  Э. Рэд.   Справочное пособие по высокочастотной

                                         схемотехнике. Издательство "Мир", г. Москва, 1990г.

 

     3.  Р.М. Малинин.   Справочник радиолюбителя –

     конструктора. Издательство "Энергия", г. Москва,          

     1973г.

Схема контура заземления на 4 ом Схема контура заземления на 4 ом Схема контура заземления на 4 ом Схема контура заземления на 4 ом Схема контура заземления на 4 ом

Изучаем далее:



Аркадий алексеевич кузьмин открытки

Установка манометра своими руками

Как сделать рыцарские доспехи своими руками для ребенка из картона

Поводки для морских свинок своими руками

Оборудовать сауну своими руками