Pawe³ Šir, OK1AIY KONSTRUKCJE RADIOAMATORSKIE DLA PASM MIKROFALOWYCH Bez wczeœniejszej pisemnej zgody wydawnictwa jakakolwiek czêœæ nie mo e byæ kopio

Transkrypt

1 Pavel Šir KONSTRUKCJE RADIOAMATORSKIE DLA PASM MIKROFALOWYCH Praha 2001

2 Pawe³ Šir, OK1AIY KONSTRUKCJE RADIOAMATORSKIE DLA PASM MIKROFALOWYCH Bez wczeœniejszej pisemnej zgody wydawnictwa jakakolwiek czêœæ nie mo e byæ kopiowana lub powielana w jakiejkolwiek postaci (druk, fotokopia, mikrofilm lub inny sposób), przekazana do systemu informatycznego lub przenoszona w innej postaci albo innymi œrodkami Autor i wydawnictwo nie przyjmuj¹ odpowiedzialnoœci za prawid³owoœæ materia³ów drukowanych Przedstawiane uk³ady i informacje s¹ publikowane bez wzglêdu na ewentualne patenty osób trzecich Wykluczone s¹ odszkodowania na skutek zmian, b³êdów lub zaniechania Przek³ad: Zdzis³aw Bieñkowski, SP6LB Wszelkie praw zastrze one Praga Pavel Wydawnictwo BEN literatura techniczna, Vešinova 5, Praga 10 Wydanie 2-gie, rozszerzone Pavel Šír: Radioamatérské konstrukce pro mikrovlnná pásma BEN technická literatura, Praha vydání ISBN

3 OBSAH WPROWADZENIE 6 1 KONSTRUKCJE OBWODÓW RADIOWYCH DLA PASMA 1296 MHz PROBLEMY OGÓLNE Prosty transwerter dla pasma 1296 MHz Kondensatory Kondensatory dostrojcze, trymery Transwerter dla pasma 1296 MHz z du ¹ czu³oœci¹ i moc¹ wyjœciow¹ 1 W Przedwzmacniacz dla pasma 1296 MHz Mikrofalowe wzmacniacze monolityczne Modu³y mocy Mieszacze zrównowa one Wzmacniacz mocy dla pasma 1296 MHz z lamp¹ 2C39 [23] Antena LOOP YAGI dla pasma 23 cm Zastosowanie anten parabolicznych dla pasma 23 cm 47 2 KONSTRUKCJE TRANSWERTERÓW DLA PASMA 2320 MHz (D UGOŒÆ FALI 13 CM) Prosty transwerter z powielaczem waraktorowym Czêœci funkcyjne urz¹dzenia Konstrukcja odbiornika, uruchomienie Czêœæ nadawcza powielacz waraktorowy Wykonanie rekonstruowane umo liwiaj¹ce pracê SSB 2 6 i uzupe³nione wzmacniaczem mocy z lamp¹ elektrodow¹ 62 Pe³na koncepcja; przygotowanie sygna³u 2160 MHz dla mieszacza mocy Mieszacz mocy Wzmacniacz mocy dla pasma 2304 MHz z lamp¹ 2C Wykonanie mechaniczne Uruchomienie urz¹dzenia Ca³kowicie tranzystorowy transwerter dla pasma 13 CM Czêœæ wspólna Ÿród³o sygna³u 2160 MHz dla mieszaczy Czêœæ odbiorcza konwerter z 2304 na 145 MHz Czêœæ nadawcza mieszacz 145/2304 MHz Uruchomienie nastawienie Transwerter dla pasma 13 cm z du ¹ czu³oœci¹ na wejœciu i moc¹ wyjœciow¹ 0,3 0,5 W (wzbudnica stopnia mocy) 85 A P ŠIR: KONSTRUKCJE RADIOAMATORSKIE DLA PASM MIKROFALOWYCH 3

4 2 17 Przyk³ad wykonania wzmacniacza z tranzystorem w uk³adzie ze wspóln¹ baz¹ dla pasma 13 cm Stabilizacja punktów pracy we wzmacniaczach mocy Uk³ad uniwersalnego wzmacniacza tranzystorowego Anteny dla pasma 13 cm A Konstrukcja transwertera dla pasma 3400 MHz (d³ugoœæ fali 9 cm) B Prosty transwerter dla pasma 9 cm 104 3KONSTRUKCJA TRANSWERTERÓW DLA PASMA 5760 MHz (D UGOŒÆ FALI 6 CM) Dwie ró ne konstrukcje transwerterów dla pasma 5760 MHz Opis prostszej wersji transwertera dla 6 cm Oscylator 5616 MHz Bardziej z³o ona wersja transwertera z mieszaczem subharmonicznym wed³ug DC0DA PrzekaŸnik antenowy Praktyczne wykonanie i nastawienie wzmacniacza Wstêpny dwustopniowy wzmacniacz w torze odbiorczym Praktyczne porównanie obu typów KONSTRUKCJE TRANSWERTERÓW DLA PASMA MHz (D UGOŒÆ FALI 3 CM) Podstawowe uwagi na temat konstrukcji prostego transwertera Opis oscylatora Poziomy mocy Ostateczne zestrojenie transwertera Zgrubna kontrola czêstotliwoœci nadajnika Kontrola pracy odbiornika Antena i jej zasilanie Wzmacniacz dla pasma 3 cm Praktyczne wykonanie wzmacniacza Monta koñcowy i regulacja urz¹dzenia Dalsze ulepszenie transwertera dla pasma 3 cm PrzekaŸnik antenowy Odpowiednie anteny dla 3 cm P ŠIR: KONSTRUKCJE RADIOAMATORSKIE DLA PASM MIKROFALOWYCH A

5 5 KONSTRUKCJE TRANSWERTERA DLA PASMA 24 GHz (D UGOŒÆ FALI 1,25 CM) Czêœci odpowiednie do stosowania 5 2 w paœmie 24 GHz 174 Czêœæ nadawcza i odbiorcza transwertera dla 24 GHz (bez zastosowania tranzystorów GaAs) Ocena wyników Anteny dla 24 GHz Dalsze ulepszenie transwertera dla 24 GHz POMOCE DLA PRACY NA MIKROFALACH Prosty wskaÿnik w cz sonda pomiarowa Falowody dla mikrofal Pomiar czêstotliwoœci (d³ugoœæ fali) Cyfrowy pomiar czêstotliwoœci na mikrofalach Miernik mocy w cz na mikrofalach ród³a sygna³u kontrolnego dla pasma 6 cm i 3 cm Bikony na pasmach mikrofalowych METODY PRACY W PASMACH 6 CM I 3 CM Dok³adne nakierowanie anten parabolicznych WP YW ATMOSFERY NA ROZCHODZENIE SIÊ MIKROFAL 211 ZAKOÑCZENIE 216 LITERATURA 218 WYDAWNICTWO BEN Literatura techniczna 219 ADRESY INTERNETOWE 222 A P ŠIR: KONSTRUKCJE RADIOAMATORSKIE DLA PASM MIKROFALOWYCH 5

6 WPROWADZENIE Mikrofalami nazywane s¹ fale radiowe krótsze od 30 cm Fale tej d³ugoœci odpowiadaj¹ czêstotliwoœci 1000 MHz, tak wiêc czêstotliwoœci wy sze od 1 GHz nazywamy pasmami mikrofalowymi Widmo czêstotliwoœci mikrofal jest bardzo szerokie i ju od dziesi¹tek lat jest podzielone na poszczególne wycinki ze wzglêdu na ich zastosowanie Tak wiêc okreœlone pasma czêstotliwoœci zajmuje na przyk³ad technika radiolokacyjna i zabezpieczenia, telewizja, trasy rozg³oœni i telefonii, telewizja satelitarna i komunikacja z sondami kosmicznymi S¹ tam tak e ma³e wycinki przewidziane dla eksperymentów radioamatorskich, które nazywamy pasmami amatorskimi Wymieñmy chocia by te, na które zwracamy uwagê w pracy praktycznej i s¹ tematem niniejszej publikacji Pierwszym jest pasmo 23 cm, nastêpnie 13 cm, 6 cm, 3 cm i pasmo 1,25 cm Wykonanie amatorskiego urz¹dzenia odbiorczego i nadawczego dla tych pasm nie jest ³atwe i, mo na powiedzieæ, e jest bardzo trudne, a z ka dym wy szym pasmem problemów przybywa Technologia mikrofal ró ni siê od rozwi¹zañ obwodów elektronicznych Jest wiêc terenem dzia³ania dla tych wszystkich, którzy nie zadawalaj¹ siê ³atw¹ zabaw¹ a chc¹ cierpliwie wykonaæ prace i mieæ trochê niezwyk³ej przygody A to wszystko daj¹ mikrofale Tutaj nie mo na niczego odwaliæ lub wykonaæ jakoœ tam W wyniku mozolnej pracy wykonane zostaj¹ na koniec naprawdê unikalne urz¹dzenia i wiele pierwotnie nieosi¹galnych po³¹czeñ radiowych I rzeczywiœcie ta pionierska praca czyni z techniki mikrofalowej niefa³szowany sport radioamatorski przynosz¹cy du ¹ radoœæ, trochê romantyki i zadowolenia Wszystko to, co w niniejszej publikacji napisano, by³o praktycznie wykonane i zbadane podczas zawodów radioamatorskich Konstrukcje s¹ wykonane z uwzglêdnieniem skromnych mo liwoœci, jakie bêdzie mia³a znaczna wiêkszoœæ zainteresowanych Poniewa za³o ono, e znaczna czêœæ konstruktorów bêdzie nale a³a do grupy m³odzie owej, to dlatego zastosowano dok³adniejszy opis poszczególnych urz¹dzeñ Nastêpnie opisano jak mo na wykonaæ proste, ale dzia³aj¹ce urz¹dzenie w skromnych warunkach, jednak przy za³o eniu posiadania podstawowych wiadomoœci i zrêcznoœci rzemieœlniczej Nie brakuje tak e miejsca na zastosowanie najnowszych czêœci, które s¹ na najwy szym poziomie techniki œwiatowej W poszczególnych rozdzia³ach s¹ kolejno rozwiniête podstawowe pomys³y prostszych urz¹dzeñ i konstrukcji bardziej z³o onych pod wzglêdem ich mechanicznego i elektrycznego wykonania Opis obejmuje tak e sposób nastawienia poszczególnych obwodów i praktyczn¹ ocenê osi¹gniêtych wyników Nie s¹ tutaj opisywane konstrukcje podstawowych trasiwerów dla pasma 2 m i 70 cm oraz nie s¹ rozwijane wiadomoœci teoretyczne 6 P ŠIR: KONSTRUKCJE RADIOAMATORSKIE DLA PASM MIKROFALOWYCH A

7 Trudniejsz¹ czêœci¹ pracy s¹ jedynie skromne pomiary na mikrofalach opisane w rozdziale Pomoce dla pracy na mikrofalach Jest tam opisanych szereg urz¹dzeñ i pomocy, którymi mo na zast¹piæ brak specjalnych urz¹dzeñ pomiarowych, oraz metody pracy daj¹ce wyniki na pasmach Na koniec chcê podziêkowaæ wszystkim wspó³pracownikom, którzy przyczynili siê do osi¹gniêæ Bardzo nieczytelnemu rêkopisowi ycie nada³a Lenka Hlavova Przy badaniu konstrukcji i anten wspó³pracowali: Jiri Koukol, OK1MWD, Miros³aw Skala, OK1UFL, Jan Skala, OK1UFP i Miros³aw Pavelka, OK1DGI Niech ta publikacja bêdzie dobr¹ pomoc¹ dla tych, którzy zainteresowani s¹ prac¹ na mikrofalach KILKA S ÓW DO DRUGIEGO WYDANIA Od pierwszego wydania ksi¹ ki up³ynê³o ju dwanaœcie lat Dwanaœcie lat w których wiele siê zmieni³o nie tylko na œwiecie ale tak e i u nas Wielkie zmiany nast¹pi³y nie tylko w technice ale i w sposobie myœlenia ludzi, decyduj¹cym momentem by³ bezspornie rok 1989 Ze œwiata otaczaj¹cego szybko przyby³a technika ³¹cznoœci o nieznanych w³aœciwoœciach, która natychmiast zape³ni³a przestrzeñ tam, gdzie jej przed tym nie by³o Bardzo podobnie sta³o siê z urz¹dzeniami amatorskimi Nagle mo na by³o kupiæ urz¹dzenia, które by³yby w warunkach domowych trudne do stworzenia Jest to teraz kwestia pieniêdzy, radioamatorem teraz mo e staæ siê natychmiast ka dy Nie mam nic przeciwko dobrym urz¹dzeniom, za którymi ktoœ têskni³ ca³e ycie i które bezspornie pozwalaj¹ na lepsz¹ pracê na pasmach, ale ca³a ta wspania³oœæ ma i drug¹ stronê W blasku drogich kupionych urz¹dzeñ niknie czar, który przynosi³ nasz sport, to jest przeprowadzanie ³¹cznoœæi na czymœ, co wykonaliœmy w³asnymi rêkoma, a w czym jest przede wszystkim nasza wiedza i wiele godzin zu ytego czasu W³aœnie taka ³¹cznoœæ, któr¹ wykonujemy w napiêciu i nieraz z mocn¹ dawk¹ przygody to jest to ju tylko, jak to siê czêsto mówi, rodzynkiem w torcie W tej sytuacji powstaje drugie wydanie publikacji, Nie by³o ³atwo zdecydowaæ co pomin¹æ i co zast¹piæ czymœ nowym wszak wszystkie konstrukcje w swoim czasie powstawa³y z podobnym nak³adem pracy, a na koniec przy ich pomocy dokonywano dalekich ³¹cznoœci i uzyskiwano dobre wyniki podczas zawodów Konstrukcjami bêd¹ zajmowali siê g³ównie m³odzi entuzjaœci, którzy w szko³ach nie spotykaj¹ siê ju ze starsz¹ technik¹ i z któr¹ powinni siê szybko zapoznaæ W koñcu nie na darmo mówi siê, e abyœmy dobrze zrozumieli wspó³czesnoœæ, to musimy dobrze znaæ przesz³oœæ Z tych powodów pozostawiono wiêkszoœæ starszych opisów i konstrukcji Rozdzia³ dla pasma 23 cm z lampami zosta³ uzupe³niony opisami urz¹dzeñ ze A P ŠIR: KONSTRUKCJE RADIOAMATORSKIE DLA PASM MIKROFALOWYCH 7

8 wzmacniaczami monolitycznymi na mikrofalach, które dobrze uzupe³niaj¹ konstrukcje na wszystkich pasmach mikrofalowych Równie rozdzia³ o modu³ach mocy dla pasma 23 cm okreœla drogê znacznego postêpu Pozostawiono konstrukcjê wzmacniacza na lampie dla pasma 13 cm, gdy na tej drodze mo na taniej, jedynie przy pewnej zrêcznoœci, uzyskaæ wiêksz¹ moc Nie stanowi przeszkody, e lampa HT323 lub 2C39BA jest ju przestarza³a Jest ich setki tysiêcy na ca³ym œwiecie i przez dziesi¹tki lat wielu radioamatorów u ywa je do dziœ tak e w urz¹dzeniach dla EME, gdzie nadal bardzo dobrze pracuje Podobnie pozostawiono rozdzia³ opisuj¹cy konstrukcje na waraktorach W ubieg³ym okresie element ten by³ kluczowym we wszystkich profesjonalnych urz¹dzeniach, gdzie w powielaczach s³u y³ do uzyskania dostatecznej mocy tak e na najwy szych czêstotliwoœciach W koñcu nadejœcie GaAs definitywnie wypar³o waraktory do ty³u, ale na wysokich czêstotliwoœciach, ponad 50 GHz s¹ one nadal stosowane W publikacji jest wzmianka o mieszaczach zrównowa onych (balanced modulator) które ju od dziesi¹tek lat s¹ stosowane, a ich czeskie wykonanie pod nazw¹ UZ07 znajduje siê w wielu domowych urz¹dzeniach Dla przyk³adu s¹ podane niektóre najczêœciej stosowane starsze typy a tak e kilka nowych, do stosowania a do 26 GHz W lipcu 2000 zosta³o dopuszczone dla naszych radioamatorów pasmo w zakresie 9 cm szerokoœci 10 MHz Opisany zosta³ bardzo prosty transwerter dla pasma 3400 MHz wykonany przez OK1UFL, który s³u y g³ównie pocz¹tkuj¹cym Na wy szych pasmach nie dosz³o do zasadniczych zmian, jedynie dziêki elementom SMD mo na wykonaæ urz¹dzenia mniejsze, z lepszymi parametrami i na jednej p³ytce Niektóre firmy œwiatowe wykonuj¹ tranzystory GaAs na du e moce Mocy odpowiada wysoka cena Szkoda tego po domowemu ju nie ominiemy, tak wiêc jeœli ktoœ chce mieæ du ¹ moc, koniecznie musi taki tranzystor kupiæ Zaleca siê jednak kupienie go ju w gotowym wzmacniaczu, tak abyœmy nie uszkodzili go jeszcze przed za³¹czeniem W czêœci o pomocach pomiarowych jest trochê informacji o radiolatarniach (bikonach) w pasmach mikrofalowych, które u nas pracuj¹ i dobrze spe³niaj¹ swoj¹ rolê Za ich poœrednictwem dowiadujemy siê co siê dzieje w troposferze w niektórych sytuacjach meteorologicznych, na przyk³ad gdy powstaj¹ warunki dla wykorzystania rozproszenia deszczowego (Rain scattering) Sprawa ta jest szczegó³owo opisana w rozdziale Wp³yw atmosfery na rozchodzenie siê mikrofal Jest tam kilka nowych istotnych informacji o rozchodzeniu siê mikrofal w ró nym œrodowisku Jako autor uwa am, e publikacja ta bêdzie dobrym przewodnikiem dla tych, którzy chêtnie tworz¹ i ciesz¹ siê ze skromnych dobrych osi¹gniêæ Pavel šir 8 P ŠIR: KONSTRUKCJE RADIOAMATORSKIE DLA PASM MIKROFALOWYCH A