Кв конвертеры на вещательные диапазоны

Принципиальная схема конвертера

Основные узлы конвертера — смеситель и гетеродин. Смеситель собран на транзисторе Т1 с фиксированным смещением, величина которого определяется резистором R1.

Принятый сигнал КВ радиостанции из антенны А, через гнездо Гн1 н конденсатор С1 поступает на широкополосный входной контур, образованный индуктивностью катушки L1 и конденсаторами С2, СЗ (в диапазоне 25 м), либо С4, С5 (в диапазоне 31 м).

На вход смесительного каскада сигнал подается с помощью катушки связи L2, размещенной на одном каркасе с катушкой L1 Входной контур настраивается на среднюю частоту каждого из диапазонов и в процессе приема радиостанций не перестраивается.

Скачкообразное изменение частоты настройки входного контура производится переключателем В1 (секцией В1a).

Гетеродин собран на транзисторе Т2 по схеме с емкостной обратной связью. Стабилизация режима работы транзистора обеспечивается резисторами R2, R3 и R4. В диапазоне 25 м колебательный контур гетеродина образован индуктивностью катушки L5 и конденсаторами С10, С11, С12 и С13.

В диапазоне 31 м вместо конденсаторов С10, С11 переключателем В1 б к контуру подключают конденсаторы C8, С9. Напряжение гетеродина в цепь эмиттера смесительного каскада подается с помощью катушки связи L4.

Рис. 1. Принципиальная схема конвертера для КВ.

Таким образом между базой и эмиттером транзистора Т1 смесительного каскада действуют два высокочастотных колебания — одно с частотой сигнала; другое— с частотой гетеродина.

В результате нелинейных процессов, происходящих в смесителе, в коллекторной цепи транзистора Т1 образуется составляющая тока разностной, или, как ее называют, промежуточной частоты.

Этот ток, проходя через катушку индуктивности L3, создает вокруг нее высокочастотное магнитное поле, которое воздействует на контур магнитной антенны приемника. Для того, чтобы этот сигнал на входе приемника был наибольшим, приемное устройство должно быть настроено на указанную выше промежуточную частоту.

В каждом из поддиапазонов коротких волн частота гетеродина fr1 (или fr2) должна быть установлена таким образом, чтобы разность между средней частотой принимаемого сигнала (fc1= 11,85 Мгц— для диапазона 25 м и fс2=9,65 Мгц — для диапазона 31 ж) и частотой гетеродина удовлетворяла следующему условию: fc1 — fri=1250 кгц и fc2 — fr2=1250 кгц.

В этом случае частотный спектр каждого из диапазонов КВ будет преобразован в спектр сигналов от 1000 кгц до 1500 кгц, т. е. в высокочастотную часть диапазона средних волн.

При этом каждая промежуточная частота равна разности частот сигналов принимаемой радиостанции и гетеродина.

Приемник будет выполнять функции усилителя с переменной промежуточной частотой, настраивая который можно осуществить прием сигналов определенной КВ радиостанции.

Что такое радиоконвертер

Поставленные задачи наиболее просто решаются использованием специальных устройств — радиоконвертеров
, называемых обычно просто конвертерами
. Эти устройства преобразуют сигналы из одних частот в другие.

Обычно используют конвертеры для преобразования радиосигналов в диапазонах СВ и КВ (сигналы с амплитудной модуляцией) и УКВ (частотная модуляция). Такие конвертеры часто называемым, соответственно, АМ- и ЧМ-конвертерами. Хотя встречаются АМ-устройства — для УКВ-диапазона и ЧМ — для КВ-, СВ- и даже для ДВ-диапазона.

Конвертер, как правило, представляет собой супергетеродинный радиоприемник с обычно неперестраиваемым гетеродином. Кстати, достаточно часто конвертеры имеют коэффициент усиления больше единицы, т.с. производят усиление сигнала. За счет преобразования радиосигнала повышается общая помехозащищенность радиоприема.

В основе схемы конвертера обычно лежит схема смесителя и генератора (гетеродина), осуществляющих преобразование частоты сигнала. Принцип преобразования основан на получении разности или суммы частот входного сигнала и частоты гетеродина: разность — для преобразования из большей частоты в меньшую, сумма — из меньшей частоты в более высокую. Полученная разностная (или суммарная) частота и является выходным сигналом конвертера и, соответственно, входным сигналом для последующего приемника.

Общие характеристики

Не существует лучшего LNB, как и не существует его единого параметра, который бы определял это превосходство. Конвертер конвертеру рознь, его невозможно характеризовать только по цвету, стране-производителю или злополучному показателю шума, который в течение многих лет фальсифицировался для улучшения продаж.

Действительно добротный конвертер на спутниковую антенну отличается цельным корпусом, устойчивым к погодным условиям, особенно к солнцу, потому что в противном случае его корпус рассыплется уже через год. Важна повторяемость его параметров во всем приёмном диапазоне снизу вверх, отсутствие брешей в частотах или проблем в начале полосы приёма.

Вот характеристики LNB, которые однозначно заслуживают вашего внимания:

Исполнение	Корпус конвертера должен состоять из материала высокого качества, обеспечивающего полную герметичность. Хорошо, если корпус имеет, по крайней мере, защиту разъёмов, чтобы защитить это место от влаги. Старайтесь избегать изделий с корпусом в темных тонах. Причина проста: летом он будет чрезмерно нагреваться на солнце, что может привести к сбоем электроники или её повреждению.
Уровень шума	Уровень шума, вносимый LNB в систему, больше известный, как коэффициент шума, измеряется в децибелах. Чувствительные LNB имеют низкий коэффициент шума и способны принимать слабые сигналы со спутника. В настоящее время стандартом является 0,1-0,3 дБ. Значения шума ниже 0,1 дБ, предлагаемые некоторыми производителями, скорее граничат с магией, чем отражают реальность.
Усиление	Эта характеристика актуальна, когда у вас длинный кабель. Стандарт – это 50-65 дБ, его обеспечивают, в принципе, все современные головки.
Input	Входящий сигнал от спутниковой тарелки (ГГц). Наиболее популярные диапазоны: 10,7-11,7 ГГц и 11,7-12,75 ГГц. Помните, что чем шире диапазон, тем лучше.
Output	Выходной сигнал (МГц). Самые популярные диапазоны 950-1950 МГц (поляризация горизонтальная) 1100 – 2150 МГц (поляризация вертикальная).
Частота гетеродина (ГГц)	Для диапазона 10,7-11,7 ГГц она составляет 9,75 ГГц, а для 11,7-12,75, соответственно 10,6 ГГц.
Потребление тока	В разных моделях существует различное потребление тока.
Гарантийный срок	Часто оказывается решающим фактором при выборе модели. Для устройств более высокого качества производители не боятся давать его даже в течение 5 лет.

Принципиальная схема

Данная тема уже широко изучена радиолюбителями и в литературе есть множество описаний схем KB-конверторов. Не претендуя на оригинальность, приведу схему (рис.1) KB-конвертера, которым пользуюсь уже несколько лет. Схема очень проста и не требует вообще никакого налаживания.

Желание вообще отказаться от необходимости налаживания потребовало отказаться от входного контура. Это, конечно, в известной степени повлияло на селективность по зеркальному каналу, но прием остался возможным.

Например, при использовании кварцевого резонатора частотой 8,86 МГц от видеотехники получается возможным прием сразу в двух поддиапазонах, в нижнем, в пределах 7,3-8,3 МГц и верхнем в пределах 9,4-10,5 МГц, что охватывает диапазон «31 метр» и частично диапазон «41 метр».

Рис. 1. Принципиальная схема самодельного КВ конвертера на микросхеме SA612A (резистор R1 — 510 Ом).

Налаживанеи конвертера

Налаживание конвертера простое. Проверив монтаж, параллельно контактам 4— 5 выключателя В2 подключают миллиамперметр со шкалой 5 ма и измеряют ток, потребляемый конвертером.

При нормальной работе он должен быть порядка 1,5 ма. Затем с помощью гетеродинного волномера или контрольного КВ приемника убеждаются в работоспособности гетеродина на каждом из диапазонов.

Для установки требуемой частоты гетеродина и настройки входного контура приемник настраивается на частоту 1250 кгц, а на вход конвертера (в диапазоне 25 м) от сигнал-генератора, работающего с включенной внутренней модуляцией подают сигнал с частотой 11,85 Мгц.

Изменяя индуктивность катушки L5, емкость подстроечного конденсатора С10 или постоянного конденсатора С11, добиваются, чтобы в громкоговорителе приемника прослушивался сигнал с частотой модуляции.

После этого по наибольшей громкости, изменяя индуктивность катушки L1 или емкости конденсаторов C2, СЗ, настраивают входной контур. При настройке гетеродина возможны два положения сердечника катушки L5 (или для значения емкостей конденсаторов С10, С11), при которых прослушивается работа сигнал-генератора.

Правильная настройка гетеродина (10,6 Мгц) соответствует наибольшему значению индуктивности катушки L5 (емкостей конденсаторов C10, С11).

Аналогично настраивается конвертер и в диапазоне 31 м. На его вход в этом случае подают сигнал с частотой 9,65 Мгц, а требуемая частота гетеродина (8,4 Мгц) получается подбором величины конденсатора С9 и регулировкой подстроечного конденсатора С8.

Входной контур настраивают конденсатором С5 и подстроечным конденсатором С4. Вращать сердечники катушек индуктивности L1 и L5 нельзя, так как в этом случае нарушится настройка конвертера в диапазоне 25 м.

Схемы УКВ ЧМ конвертеров на биполярных транзисторах

На рис.6 приведены схемы УКВ-конвертеров на биполярных транзисторах. Приведенные параметры радиоэлементов предназначены для преобразования частот диапазона 65-73 МГц в 87-108 МГц. Это позволяет принимать на импортные радиоприемники передачи отечественных радиостанций.

Схемы отличаются доступностью деталей, простотой конструкций и настройки.

Рис.6. Схемы УКВ-ЧМ-конвертеров на биполярных транзисторах (65-73МГц в 95.8-103МГц).

Радиоэлементы для схемы рисунка 6 (а):

R1=150к, R2=1,6-2,2к, R3=150к, R4=1.6-2.2к,
R5=470-560, R6=16к, R7= 10к;
С1=24, С2= 100-150, СЗ=100-150, С4=100-150,
С5=5-20, С6=10,С7= 10-50, С8=100-150, С9=1н-10н, С10=1н-2н;
Т1,Т2,ТЗ — ГТЗ11И или аналогичные, могут быть использованы кремниевые транзисторы, например, КТ368 или КТЗ102.

Конденсаторы типа КЛС, КМ, КД и т.д.

L1, L2 — бескаркасные, диаметр намотки соответственно 3 и 6 мм, для первой — 10 витков провода ПЭВ 1,0, второй — 6 витков ПЭВ 1,0 с отводом от второго сверху (по схеме) витка. LЗ, L4 — на каркасе диаметром 4-5 мм длиной 8-10 мм, провод ПЭВ-2 0,3-0,4, LЗ — 4 витка, L4 -10 витков, подстроечник — латунный.

На печатной плате катушки L1 и L2 располагаются под углом 90 градусов друг к другу.

Радиоэлементы для схемы рисунке 6 (б):

R1=150к, R2=1.6-2.2к, R3=150к, R4=1.6-2.2к, R5=470-560, R6=16к, R7= 10к;
С7= 10-50, С8= 100-150, С9=1н-10н, С10=1н-2н;
Т1,Т2,ТЗ — ГТ311И или аналогичные, могут быть использованы кремниевые транзисторы, например, КТ368 или КТЗ102.

Конденсаторы типа КЛС, КМ, КД и т.д.

L1, L2 — бескаркасные, диаметр намотки соответственно 3 и 6 мм, для первой — 10 витков провода ПЭВ 1.0, второй — 6 витков ПЭВ 1.0 с отводом от второго сверху (по схеме) витка. LЗ — дроссель, индуктивность не менее 10 мкГн, эту катушку можно намотать на кольце 1000 НН диаметром 5 мм.

L4 — на каркасе диаметром 4-5 мм длиной 8-10 мм, провод ПЭВ-2 0,3-0,4, 10 витков, подстроечник — латунный. На печатной плате катушки L1 и L2 располагаются под углом 90-градусов друг к другу.

К недостаткам приведенных схем следует отнести, например, нестабильность частоты гетеродина. Это вызвано нестабильностью параметров LС-контура. Схему конвертера можно существенно улучшить, если работу гетеродина стабилизировать кварцевым резонатором.

На рисунке 6 (г) приведена схема улучшенного варианта конвертера УКВ-диапазона
. Частота гетеродина стабилизирована кварцевым резонатором
.

Радиоэлементы для схемы рис.6 (а):

R1=150к, R2=1.6-2.2к, R3=150к, R4=1.6-2.2к, R5=470-560, R6=16к, R7=10к;
С1=24, С2=100-150, С3= 100-150, С4=100-150, С5=5-20, С6=10,
С7= 10-50, С8=100-150, С9=1н-10н, С10=1н-2н;
Т1,Т2,ТЗ — ГТ311И, КТ368, КТЗ102 или аналогичные.

Конденсаторы типа КЛС, КМ, КД и т.д.

L1, L2 — бескаркасные, диаметр намотки соответственно 3 и 6 мм, для первой — 10 витков провода ПЭВ 1.0, второй — 6 витков ПЭВ 1.0 с отводом от второго сверху (по схеме) витка, L3, L4 — индуктивности не менее 10 мкГн, эти катушки можно намотать на кольцах 1000 НН диаметром 5 мм.

Q1 — кварцевый резонатор на частоту 22-36 МГц.

Нижняя часть диапазона СВ (522–747 кГц)

Средние волны пустуют даже в Москве. На диапазоне, где могут поместиться чуть ли не 60 радиостанций, вещает всего пять

Имеет длины волн от 400 до 570 м. Радиоволны со столь большой длиной волны способны огибать весьма значительные препятствия и хороши для организации радиовещания в сильно пересеченной и гористой местности. Для Карелии, Урала, Кавказа, Восточной Сибири и Дальнего Востока этот диапазон позволит организовать покрытие местным вещанием практически всех территорий, где FM-радиостанции (УКВ ЧМ) слышно лишь до ближайшей сопки, а дальше либо тишина, либо ставь еще один передатчик и тяни к нему коммуникации, что в горных районах ой как дорого. К тому же дальность вещания в этом диапазоне зависит не от высоты подвеса антенны и прямой видимости, как в УКВ, а от эффективности антенны и мощности передатчика, и может быть технически реализована до 300–500 км, что УКВ (FM)-радиостанциям не снилось даже в самых розовых снах. Однако надо отдать должное, размеры эффективных антенных систем при таких длинах волн весьма значительные и могут быть реализованы лишь в государственных радиоцентрах. При столь значительной дальности вещания передающие радиоцентры не требуется располагать в центре города (как для УКВ), где аренда земли высока и есть проблемы с электромагнитной совместимостью мощного передатчика с различными городскими радиосредствами.

Тип поляризации

Сигнал, идущий с транспондеров, как любая электромагнитная волна, имеет такой параметр, как поляризация. Её основными характеристиками выступают векторы напряжённостей электромагнитного поля: электрической и магнитной. Геометрическое расположение этих векторов обуславливает вид поляризации идущего сигнала.

Основные виды поляризации сигнала:

линейная (вертикальная и горизонтальная);
круговая (правая и левая).

Угол поворота конвертера – это максимальная ориентация корпуса LNB относительно собственной оси для уверенного приёма сигнала. Она важна не всегда, а только если не сходится угол линейной поляризации. При круговой поляризации она не имеет значения, а стало быть, для приёма Триколор и НТВ+ конвертер поворачивать не требуется.

Верхняя часть диапазона СВ (1449–1602 кГц)

Длины волн 190–210 м – так называемый 200-метровый диапазон. Дальность вещания поверхностной волной меньше, чем для средней части СВ-диапазона, но зато антенные системы не столь громоздки и уже вполне реализуемы не только в государственных радиоцентрах. Некоторые частоты этого диапазона в Европе выделены для маломощного радиовещания7, чтобы можно было организовывать местные вещательные радиостанции для администраций групп малых населенных пунктов, разбросанных по небольшой территории (100–150 км), минуя коммерческие частоты УКВ-диапазонов.

Помимо этого, в нашей стране начиная с 2009 года в 200-метровом диапазоне регулярно проводятся эксперименты по некоммерческому вещанию студенческих радиостанций технических вузов (МТУСИ, СПбГУТ, БТИ), колледжей, радиостанций центров технического творчества молодежи и индивидуальных вещательных радиостанций. Цель мероприятий – развитие интереса к техническому творчеству, инженерным профессиям и возрождение в нашей стране сети конструкторских и радиовещательных кружков, чтобы молодежь, поступающая в технические вузы, уже составляла бы себе практическое представление о будущей профессии. Чтобы теория сложных для понимания технических дисциплин ложилась на уже пощупанную своими руками практику. В рамках некоммерческого проекта компанией “Радиовещательные технологии” совместно с лабораторией РПдУ кафедры РОС МТУСИ за последние пять лет были проведены методические и научные разработки различных узлов маломощного передающего радиовещательного тракта. Разработанные устройства удовлетворяют требованиям вещательных стандартов и одновременно пригодны для самостоятельного изготовления студентами и членами радиокружков на практических занятиях и лабораторных работах. Практические разработки звучат в эфире, демонстрируются на выставках НТТМ, “Образовательная среда”, докладываются на научных конференциях и регулярно публикуются в журнале “Радио”. В МТУСИ, в СПбГУТ и в других вузах и некоторых колледжах уже на протяжении нескольких лет студенты выполняют курсовые и дипломные проекты по конструированию средневолновых вещательных АМ-передатчиков, антенных систем, модуляторов, приборов спектродина-мической обработки сигнала для студенческих и индивидуальных радиостанций.

По примеру МТУСИ и СПбГУТ другие технические вузы и колледжи организуют у себя радиокружки, регистрируют и строят студенческие вещательные радиостанции на 200-метровый диапазон. Цель этого проекта – подготовка кадров, искренне увлеченных своей профессией, для нашей радиовещательной отрасли, в том числе и для РТРС. Так, что рекомендательное распределение частот в средневолновом диапазоне 522–1602 кГц можно представить себе так, как показано на рис. 1.

Модуляция во всем диапазоне – АМ, поскольку имеющийся у населения и благодаря торговой сети и китайским производителям постоянно обновляющийся парк АМ-радиоприемников (в том числе автомобильных) весьма значителен и нужно рационально его использовать. Надо лишь рассказать населению, что в этом диапазоне уже появляется то, что интересно слушать. Перевод же средневолнового радиовещания на цифровое не представляется разумным ни по экономическим, ни по техническим соображениям.

Ставим для мощного АМ-вещания на СВ запятую после “нельзя”. Пусть живет! Правда, нужно будет много чего серьезно подновить и модернизировать (передатчики и антенные системы в государственных радиоцентрах) и провести через ГКРЧ рекомендательные решения.

Принципиальная схема

Рис. 1. Принципиальная схема самодельного КВ конвертера на микросхеме SA612A (резистор R1 — 510 Ом).

АМ-конвертер (КВ в СВ) с перестраиваемыми частотами

На рис. 4 представлен один из вариантов АМ-конвертера (КВ в СВ) с перестраиваемыми частотами входного контура и гетеродина и фиксированной выходной частотой (СВ). Этот конвертер обеспечивает радиоприем КВ-радиостанций в диапазонах: 25 м, 31 м, 41 м, 49 м, 52 м.

Рис.4. Схема АМ-конвертера (КВ в СВ) с фиксированной выходной частотой (СВ) и с перестраиваемыми частотами входного контура и гетеродина.

Радиоэлементы:

R1=47к, R2=10к, R3=1.2к, R4=1.2к, R5=820,
R6=510, R7=1,2к. R8=33к, R9=10к, R10= 150;
С1=10-30, С2=5-380, С3=1н-6.8н, С4=6.8н-15н,
С5=1н-6,8н,С6=3н, С7=47, С8=5-380, С9=6,8н-15н, С10=10-50мкФ;
Т1,Т2 — ГТ310И, ГТ313 или аналогичные, могут быть использованы, КТ3107, КТ361 и т.д.

Конденсаторы типа КЛС, КМ, КД и т.д., С10 — К50-6. К53-14 и др. Катушки наматывают на каркасах диаметром 7 и высотой 10 мм. Подстройка — ферритовые сердечники диаметром 5 мм.

L1, L2 и LЗ, L4 расположены на общих каркасах.
L1, LЗ — 25 витков ПЭВ 0,3,
L2, L4 — 6 витков ПЭЛШО 0,12.

Следует заметить, что приведенный конвертер с перестраиваемыми частотами входного контура и фиксированной выходной частотой фактически является обычной и стандартной частью супергетеродинного радиоприемника и всегда присутствуют в его составе. Это его УВЧ и гетеродин. Для такого узла выходная частота составляет стандартную фиксированную величину — 465 кГц.

Типы конвертеров

Особенностью спутниковых систем является использование различных поляризаций и диапазонов частот. Передача программ происходит в диапазонах C и Ku, причём, в последнем – в двух поддиапазонах. В пределах отдельных разновидностей существует множество вариантов LNB, отличающихся частотой гетеродина, входящим и выходящим диапазонами и способом выбора принимаемой поляризации.

Большинство из тех, которые используются в Европе, являются так называемыми универсальными LNB или с установленными значениями, так называемого LOF (частота гетеродина) 9,75 / 10,60 ГГц.

Головки старого типа с диапазоном 10,7-11,75 ГГц и высоким затуханием часто именуют «аналоговыми», чтобы отличать их от «цифровых», работающих в диапазоне 10,7-12,75 ГГц. Это не верно. «Аналоговые» и «цифровые» LNB будут работать как с аналоговыми, так и с цифровыми спутниковыми ресиверами, за исключением того, что в сочетании «аналогового» LNB и цифрового тюнера невозможно будет получать каналы, транслируемые на частотах выше 11,75 ГГц.

Для спутниковой связи

На территории РФ спутниковый сигнал распространяется в частотных спектрах С (3,5-4,2 ГГц) и Ku (10,7-12,75 ГГц). C-диапазон используется для наземной и спутниковой радиосвязи, т.к. отличается большими преимуществами в стабильности работы.

Некоторые спутники по-прежнему ведут вещание в С-диапазоне, и если они представляют для вас интерес, то вашей антенне понадобится конвертер С диапазона. Он работает в линейной поляризации, отличается несколько большими размерами от своих собратьев и больше подходит прямофокусным зеркалам.

Для спутникового телевещания

Применение вещания в С-диапазоне, который в настоящее время перегружен, идёт на спад. Основное вещание происходит в Ku-диапазоне. Переход на трансляцию в новом частотном спектре делает возможным приём сравнительно компактными тарелками.

Относительно популярных среди россиян спутниковых операторов, то для успешного приёма и корректной работы оборудования, выбирайте LNB с правильными параметрами:

конвертер для телекарты – линейный конвертер Ku диапазона;
конвертер на Триколор – Ku диапазон, круговая поляризация;
головка для НТВ плюс – Ku диапазон, круговой спутниковый конвертер.