Прийом телевізійних програм через супутникові ретранслятори сьогодні став знаменням дня. Збільшується число супутників на геостаціонарній орбіті і число програм на кожному з них. Придбати приймальню систему НТВ у магазині вже не стало проблемою, так і ціни на неї знижуються. Купивши апаратуру заводського виготовлення, багато радіоаматори експериментують з нею. Є у нас і ентузіасти, які виготовляють таку апаратуру самі. Тут ми публікуємо опис нескладного пристрою для оптимального налаштування всіх компонентів адміністратора системи НТВ.
Прийом телевізійних програм через супутникові ретранслятори цікавлять всі більший коло читачів. З виведенням на геостаціонарну орбіту супутників систем безпосереднього телемовлення (НТВ), наприклад. "Галс" і "Ноt Bird", такий прийом став доступний багатьом жителям нашої країни (невисока вартість апаратури, малі габарити антени). У той же час для радіоаматорів представляють інтерес і інші супутники, сигнал з яких набагато слабкіше, і для отримання задовільної якості прийому доводиться застосовувати антени великих розмірів.
Одна з проблем, яку доводиться вирішувати в цих експериментах, - налагодження антенної системи і налаштування її на потрібний супутник по максимуму сигналу. Для систем НТВ, використовують порівняно потужні передавальні пристрої, ця проблема вирішується нескладно, так як можливе застосування антен з невеликим діаметром параболічного дзеркала. У таких антен ширина діаграми спрямованості становить кілька градусів, тому невеликі неточності при наведенні її цілком допустимі і навіть не дуже сильно позначаться на кінцевому результаті. Інше справа, коли антена використовується великих розмірів і приймаються слабкі сигнали. В цьому випадку потрібно дуже акуратна і ретельна настройка.
Значно зменшити трудомісткість цього процесу, спростити і зробити його візуально наочним допоможе описуваний нижче комбінований прилад, який поєднанні з осцилографом може бути використаний як панорамний індикатор спектру діапазону частот 0,8...2ГТц або індикатор АЧХ цього діапазону, а без осцилографа - як індикатор рівня сигналу на будь-якій ділянці або відразу у всьому діапазоні. За допомогою приладу можна за рівнем шумів швидко оцінити справність конвертера, перевірити працездатність тюнера, при необхідності (якщо він, наприклад, саморобний або працює протягом тривалого часу) підлаштувати АЧХ і діапазон перебудови. Прилад допоможе швидко налаштуватися на сигнали супутника підлаштувати антенну систему на максимум сигналу, уточнити розміщення конвертера (опромінювача), відрегулювати його поляризацію і т. д. Основна зручність полягає в тому, що результати проведених маніпуляцій відразу відображаються на екрані осцилографа або стрілочному індикаторі.
Схема пристрою і його конструкція досить прості і доступні для виготовлення радіоаматорами середньої кваліфікації. Структурна схема наведена на рис.1. В його склад входять керований струмом генератор хитної частоти (G1) -генератор надвисокої частоти з діапазоном перебудови 0,8...2 ГГц, буферний підсилювач А 1, з виходу якого сигнал в масштабі 1; 1 надходить на вихід "ГКЧ 1 :1", а через резистивний аттенюатор А2 - на вихід "ГКЧ 1:10". Для управління генератором призначені формувач трикутного напруги (G2) і перетворювач напруга-струм - (U1). Встановлення верхньої та нижньої частот діапазону гойдання проводиться незалежно один від одного за допомогою змінних резисторів, що зручно при експлуатації. Підсилювач АЗ служить для подачі сигналу на розгортку осцилографа. Харчуються ці вузли від мережного блоку живлення (U2).
Цими елементами разом з детекторної головкою забезпечується режим панорамної індикації АЧХ. Для цього на вхід Y осцилографа подається сигнал з виходу детекторної головки, а на вхід "X" - сигнал розгорнення з виходу підсилювача АЗ. Для реалізації режиму аналізатора спектра в приладі є змішувач (U3), на який з виходу "ГКЧ" через вхід "ГКЧ" проступає сигнал генератора, а через вхід "ПЧ" - сигнал з виходу НВЧ конвертера. Вихідний сигнал змішувача посилюється видеоусилителями (А4 і А5), детектується амплітудним детектором (U4), з виходу якого сигнал можна подавати на вхід Y осцилографа, або на стрілочний індикатор. У приладі передбачені гнізда для харчування конвертера. Аналізатор спектру працює з так званою "нульовою ПЧ", що дозволило при задовільному як спростити побудову приладу. Конструктивно прилад виконаний з чотирьох основних вузлів: високочастотного блоку, формувача керуючого напруги і струму, увімкнення, а також блоку харчування. Кожен з блоків зібраний на окремій друкованій платі. Це дозволило виготовляти і регулювати їх окремо один від одного і тільки після цього встановлювати в корпус приладу.
Схема високочастотного блоку наведена на рис.2. На транзисторах VТ1 і VТ2 виконаний генератор СВЧ, частотою генерації якого можна керувати за допомогою струму, а на VТЗ - буферний підсилювач. Сигнали з виходу підсилювача надходять на гнізда ХЅ1 "1:1" та ХЅ2 "1:10". Детальніше ці вузли були описані раніше в [1].
На транзисторі VT4 зібраний змішувач сигналу, працює в режимі аналізатора спектру. На його базу через гніздо XS3 надходить сигнал від НВЧ конвертера, а на емітер через гніздо XS4 - сигнал генератора. Для цього гнізда ХЅ1 і ХЅ4 з'єднують коаксіальним кабелем. Різницевий сигнал знімається з колектора транзистори VT4 і надходить потім на вхід увімкнення, конденсатор С14 при це пригнічує високочастотні складові різницевого сигналу. Харчування СВЧ конвертера здійснюється через фільтр нижніх частот L2C3.
Схема формувача керуючих напруг і струму наведена на рис.3. На мікросхемах DА1 - DАЗ і DD1 зібраний формувач трикутного напруги, який працює спільно з керованим стабілізатором струму на мікросхемі DА4 і транзисторі VT5, На DА5 зібраний підсилювач сигналу розгортки осцилографа. Амплітуду цього напруги можна регулювати змінним резистором R27. Резисторами R17 і R20 встановлюють відповідно нижню та верхню частоти діапазон хитання частоти генератора НВЧ. Цей вузол виконаний за схемою [2] і тому тут також докладно не описаний.
Схема увімкнення наведена на рис.4. Він - двухкаскадный; кожен з них виконаний на швидкодіючому ОУ. Коефіцієнт підсилення кожного каскаду становить 38...40 дБ, що забезпечує необхідну чутливість аналізатора спектру. Регулювання коефіцієнта посилення здійснюється змінним резистором R32.
На вході кожного каскаду встановлені фільтри високих частот С19 R29 і С23 R33, які призначені для зменшення впливу низькочастотних наведень і перешкод. Спеціального високочастотного фільтра в видеоусилителе немає. його роль виконують самі ОУ, які забезпечують наскрізну смугу пропускання аналізатора в кілька сотень кілогерц. На виході другого каскаду встановлений детекторний діод VD2, який зрізає негативні напівхвилі сигналу, і на вхід "Y" або стрілочний індикатор надходять позитивні півхвилі змінної напруги сигналу.
Блок живлення зібраний за традиційною схемою (рис.5) і містить понижуючий трансформатор живлення Т1, двухполуперіодний випрямляч на діодної матриці VDЗ і згладжуючих конденсаторах С27 і С28. Стабілізатори напруги виконані за відомою схемою і коментарів не потребують.
Схема міжплатний з'єднань наведена на рис.6. Включення приладу здійснюється вимикачем ЅА1, а перемикання режимів роботи - перемикачем ЅА2. Ці перемикачі, а також змінні резистори R17, R20, R27, R32 розташовують на передній панелі приладу. А на рис. 7 приведена схема детекторної головки. Її основне призначення - детектування сигналу НВЧ.
Як говорилося вище, прилад можна використовувати як індикатор АЧХ , аналізатор спектра або індикатор рівня сигналу. У першому випадку прилад працює спільно з осцилографом, у якого є вхід "X". На його вхід подають сигнал з виходу ХЅ6 ("Вих. X") приладу і встановлюють розгортку на весь екран. При цьому на осцилографі з'явиться світиться горизонтальна лінія, так звана "нульовий", яку встановлюють на нижню лінію сітки екрана.
На вхід "Y" осилллографа підключають вихід детекторної головки, а її вхід - до вихідного гнізда ХЅ1 ("Вихід ГКЧ 1:1"). При цьому на екрані з'явиться похила або кілька вигнута лінія, висота якої по відношенню до нульової лінії буде пропорційна рівню сигналу генератора НВЧ, ця лінія буде еталонної. Потім детекторну головку підключають на вихід або в контрольну точку досліджуваного пристрої, а сигнал з гнізда ХЅ1 ("Вихід ГКЧ" 1;1 або 1:10) подають на вхід пристрою. Порівнюючи положення еталонній лінії та лінії, отриманої в цьому випадку, можна судити про те, проходить сигнал НВЧ через це пристрій чи ні, посилюється у ньому сигнал або послаблюється, а також яка його АЧХ. Так можна перевірити справність тюнерів, підсилювачів, пристроїв сигналу і т. д. Діапазон, в якому досліджуються ці параметри, встановлюється резисторами і R17 R20 (блок формувача, рис.7) і може складати від декількох десятків МГц до повного діапазону. У цьому режимі змішувач і видеоусилитель не працюють, так як харчування на них не подається.
В режимі аналізатора спектра працюють всі вузли приладу, гнізда ХЅ1 иХЅ4 з'єднують кабелем, а до гнізда ХЅ3 ("Вхід ПЧ") підключають вихід СВЧ конвертера. При цьому на екрані осцилографа повинна спостерігатися розмита лінія, так звана "шумова доріжка". Після подачі живлячої напруги на конвертер (гніздо ХЅ5) рівень шумів повинен значно зрости, його амплітуду можна регулювати резистором R32 (блок увімкнення).
При переміщенні антени в просторі в момент налаштування на супутник на екрані осцилографа з'являться сплески шумоподобного сигналу - на тому місці розгортки, що відповідає частоті цього сигналу. З допомогою змінних резисторів встановлення діапазону хитання частоти цей сигнал можна розгорнути на весь екран. Після чого можна налаштовувати антенну систему, змінювати поляризацію і кути установок до отримання максимальної амплітуди прийнятого сигналу. Така настройка дозволяє "вичавити" з системи максимум можливого. За розподілом сигналів у діапазоні частот і їх відносної потужності визначають на який супутник налаштована антена. Якщо в цьому режимі на "Вихід Y" приладу підключити стрілочний вимірювальний індикатор, наприклад, мікроамперметр з струмом повного відхилення 100 мкА. то по відхиленню стрілки можна судити про зміну рівня сигналу, а значить, буде зручно налаштовувати антенну систему на максимум сигналу.
Ескіз друкованої плати високочастотної частини наведено на рис. 8. Вона виконана з двостороннього фольгиро-ного склотекстоліти. Провідники розташовані на одній її стороні, а інша залишена металізованої (вона служить екраном) і сполучена по контуру з загальною шиною живлення першої сторони. Плата розміщується на бічній стінці корпусу приладу і кріпиться до неї чотирма вихідними СВЧ гніздами. Таким чином забезпечується мінімальна відстань між високочастотними з'єднувачами і елементів на платі.
Ескізи друкованих плат формувача, увімкнення і блоку живлення наведені відповідно на рис. 9, 10 та 11. Для їх виготовлення можна використовувати односторонній фольгований матеріал. Ці плати потім розміщують на дні корпуса приладу на металевій пластині (або з одностороннього фольгованого склотекстоліти, гетинаксу), яка виконує роль загального проводу і з якої з'єднані загальні шини живлення всіх плат.
У пристрої допустимо застосувати елементи таких типів: мікросхеми DA1 - DA5 - К140УД6, К140УД7, DA6.DA7 - К544УД2А, К544УД2Б, DD1 - К561ТМ1 або інші, містять RS-тригер. Транзистори VT1 - VT4 - КТ3124А - 2, КТ3124Б - 2, КТ3124В - 2, КТ3132А - 2, КТ3132Б - 2, КТ3132В - 2; VT5 - КТ608А, КТ608Б, КТ603 з буквеними індексами від А до Г, КТ503(А - Е); VT6 - КТ603(А - Г), КТ608А, КТ608Б, КТ602А, КТ602Б; VT7 - КТ315(А - І), КТ312(А - В), КТ3102(А - Е); VT8 - КТ208(А - М), КТ209(А - М); VT9 - КТ208(А - М), КТ209(А - М), КТ203(А - В),КТ361(А - Е).
Діоди VD1 - КС156А; VD2 - Д9 з будь-яким буквеним індексом, Д18, Д20, Д310, Д311А, Д311Б, Д312А, Д312Б; міст VD3 замінимо чотирма діодами типів КД102Б, КД103Б, КД105Б, КД106А, КД509А, КД510А; VD4, VD5 - Д814Г, КС211Ж, КС211Ц, КС510А; све-тодиод HL1 - АЛ307 з буквеними індексами від А до Г або АЛ341 (А - Д) - оксидні К50-6, К50 - 24, К53 - 1; в якості С1 - С14 бажано використовувати безкорпусні К10 - 42, К10 - 17 або аналогічні, при їх відсутності (як крайній випадок) підійдуть КМ, КД з мінімально можливою довжиною висновків; решта - КОР, КД, КТ, КМ.
Змінні резистори - СПО, СП4, СП будь-якої модифікації, підлаштування (R6) - СПЗ - 19, решта - МЛТ, С2-33. В високочастотної частини конструкції приладу бажано застосування резисторів С2 - 10.
Дросель L2 - ДМ - 0,1 з індукцією 20 - 100 мкГн. Понижуючий трансформатор - будь-який малогабаритний, має дві вторинні обмотки на напругу 12...15 В при струмі до 70 мА.
У детекторної голівці треба використовувати СВЧ детекторні діоди, конденсатори, як в високочастотної частини приладу, і резистори С2 - 10.
Налаштування приладу починають з регулювання роботи окремих плат пристрою. Блок харчування в налаштуванні, як правило, не потребує. Слід тільки перевірити його працездатність - вихідні напруги повинні бути в межах 11...13 В. Якщо планується живити конвертер від цього ж блоку живлення, то необхідно кілька умощ-нитка його - трансформатор повинен забезпечувати струм до 200 мА; стабілізатор буде працювати той же, тільки транзистор VT6, якщо він почне сильно грітися, можливо, доведеться розмістити на невеликій радіаторі.
Формувач напруги попередньо перевіряють наступним чином. До плати підключають резистори R16 - R21, які розміщені на передній панелі. Висновки плати 2 і 4 тимчасово замикають, і між ними і загальним проводом встановлюють додатковий резистор опором 200 Ом, після чого подають живлять напруги. При обертанні резисторів R17 і R20 на додатковому резисторі осцилографом перевіряють коливання трикутної форми, максимальна амплітуда їх повинна бути не менше 1...1,5 Ст.
Потім перевіряють плату увімкнення - він не повинен порушуватися в будь-якому положенні движка резистора RЗ2. Якщо це відбувається, то, можливо, доведеться паралельно конденсаторам С20. С21, С25, С26 встановити керамічні конденсатори ємністю 0,047 - 0,1 мкФ. Якщо ж таке підключення не дає позитивного ефекту, треба збільшити ємності конденсаторів С22, С24 в два - три рази. Коефіцієнт посилення увімкнення на частоті приблизно 50 кГц повинен складати декілька тисяч разів.
Налаштування високочастотної плати проводять у наступній послідовності. На висновок 1 плати подають напруга живлення (12 В), а на вивід 2 - напруга від регульованого стаб спеціалізованого блоку живлення. До гнізда XS1 підключають частотомір, що працює в діапазоні 0,7...2 ГГц. На висновок 2 подають напругу 0,5 І, плавно збільшуючи його, домагаються моменту виникнення генерації. Потім на виводі 3 контролюють постійну напругу і, змінюючи напругу на виводі 2, фіксують напруги на виводі 3, відповідні нижній 0,7...0,9 ГГц і верхній 1,9...2,1 ГГц кордонів генерації. Саме в цих межах має бути змінена напруга на движках резисторів R17 і R20. Такі значення напруги (з невеликим запасом) потім встановлюють підбором номіналів резисторів R16, R18 для резистора R17 і R19, R21 - для резистора R20. Слід враховувати, що при зменшення напруги генерується частота збільшується.
Після цього всі плати розміщують у корпусі, при цьому, як було сказано раніше, високочастотна плата кріпиться на бічній стінці корпусу, а решта розміщуються на металевому або металізованому підставі розмірами 90x120 мм і кріпляться до нього клеєм, а також пайкою товстим лудженим проводом земляних майданчиків монтажних плат на основу. Крім того, високочастотну плату треба з допомогою смужки лудженої мідної фольги з'єднати по нижньому краю з підставою. Сама основа кріпиться на дні корпусу з допомогою гвинтів, при цьому краще використовувати металевий корпус, його габарити можуть бути (приблизно) 50x105x140 мм. Всі органи керування розміщують на передній кришці, а гнізда XS5 - XS7 - на задній бічний.
Закінчивши регулювання плат окремо, можна приступити до градуюванні шкали змінних резисторів. Для цього прилад включають у режим "Аналіз" і підключають до нього осцилограф. На екрані повинна спостерігатися неширока шумова доріжка, її треба зробити по горизонталі трохи менше розмірів екрану. Потім на вхід ПЧ (гніздо XS3) подають сигнал з частотою 1,2... 1,5 ГГц з рівнем -30...50 дБм від вимірювального генератора (з діапазоном перебудови 0,8...2 ГГц). Прилад встановлюють в режим максимального огляду частоти. Приблизно на середині екрану повинен з'явиться сигнал у вигляді сплеску амплітуди. При зміні частоти генератора він почне переміщатися по екрану. Потім зменшують рівень сигналу вимірювального генератора до мінімального, при якому ще спостерігається сигнал на екрані, і підлаштування резистором R6 домагаються його максимального рівня.
Рівень сигналу генератора збільшують у кілька разів і встановлюють частоту точно, наприклад, 1,5 ГГц. Змінні резистори R17, R20 забезпечують покажчиками і, змістивши резистором R17 сигнал на екрані точно на лівий край розгортки, роблять відповідну позначку на шкалі цього резистора. Аналогічно, але вже резистором R20, зміщують сигнал точно на правий край розгортки і роблять позначку на шкалі цього резистора. По черзі встановлюють інші значення частот на вимірювальному генераторі, і процес градуювання повторюють.
Література
Автор: І. Нечаєв, р. Курськ