Potrajacz waraktorowy na pasmo 70cm
Jednym ze sposobów generacji mocy w pasmie 70cm jest zastosowanie potrajacza
częstotliwości z diodą pojemnościową (waraktorową).
Dioda waraktorowa jest elementem wykazującym nieliniową pojemność złącza
przy polaryzacji w kierunku zaporowym i wysterowaniu sygnałem wysokiej
częstotliwości. Dzięki temu, wykorzystując nieliniowy przebieg charakterystyki
pojemności, można zbudować powielacze częstotliwości o sprawności około
60 do 80% przy potrojeniu ze 144MHz (2m) do 432MHz (70cm).
Sprawność jest w tym przypadku określana jako stosunek mocy przy częstotliwości
wyjściowej do mocy sterującej przy częstotliwości wejściowej i jest zawsze
mniejsza od 1. Zaletą takiego powielacza jest fakt, że nie wymaga on zasilania
ze źródła energii prądu stałego (jest elementem pasywnym).
Powielacze takie były stosowane głównie w nadawczym sprzęcie profesjonalnym.
Przykładem może być tutaj radiotelefon ZEW na pasmo 300MHz produkcji dawnych
Warszawskich Zakładów Warel.
W urządzeniu tym na wyjściu antenowym nadajnika był zastosowany podwajacz
watraktorowy, który przy doprowadzeniu sygnału 150-170MHz zapewniał pokrycie
wycinka 300-340MHz.
Wykorzystując taki powielacz (przedstawiony na fotografii), można zbudować
potrajacz waraktorowy na pasmo 70cm.
Przystosowanie takiego podwajacza polega głównie na odpowiednim przestrojeniu
obwodu wyjściowego na trzecią harmoniczną oraz dodaniu obwodu jałowego,
poprawiającego sprawność układu.
Schemat ideowy opisywanego układu jest pokazany na rysunku 1.
Zasadniczym elementem tego układu jest dioda waraktorowa BAY96. Najważniejsze
parametry charakteryzujące diodę BAY96: UBR - 120V, Cj6 - 35pF, Fgo -
25GHz, Rth - 7,5°C.
Do zestrojenia układu można wykorzystać źródła sygnału 2m, którym może
być nadajnik 144MHz FM lub CW o mocy 1-5W, sztuczne obciążenie 50W (np.
dwa rezystory 100W/2W połączone równolegle) oraz odbiornik z S-metrem.
Wyjście powielacza 432MHz obciąża się rezystorami, zaś sygnał z nadajnika
144MHz doprowadza się na wejście układu. Na początku strojenia ustawia
się kondensatory C1 C2 oraz indukcyjność (ściskając lub rozciągając zwoje),
aby w punkcie X uzyskać maksymalne napięcie w.cz. (kontrola słabo sprzężonym
odbiornikiem z S-metrem, sondą w.cz. lub oscyloskopem). W następnym etapie
ustawia się kondensatory C4 C5 i C6 w taki sposób, aby uzyskać na wyjściu
sygnał 432MHz o maksymalnej mocy. Po uzyskaniu sygnału w zakresie 70cm
dostraja się kondensator C3 do uzyskania punktu, w którym nastąpi gwałtowne
podwyższenie mocy wyjściowej. Koniecznym jest dołączenie równolegle do
tego trymera dodatkowej pojemności stałej około 20pF. Po tej czynności,
czyli zestrojeniu pułapki, ponownie dostraja się wszystkie trymery i cewki
sprzęgające L3 oraz L7 na maksymalną moc sygnału 432MHz. Na koniec należy
powrócić do obwodu wejściowego i ustawić trymery C1 i C2 na najmniejszy
współczynnik SWR na wejściu.
Powielacze waraktorowe można łatwo zdobyć od kolegów uruchamiających radiotelefony
ZEW inną metodą, np. poprzez dobudowanie do wyjścia płytki z radiotelefonu
RADMOR, np. z FM306.
Można także zbudować układ od podstaw, kierując się zamieszczonym rysunkiem.
Pewien problem może stanowić zdobycie dobrej jakości trymerów powietrznych
(cewki można wykonać z drutu CuAg2mm).
Zamiast rozbudowanych obwodów wyjściowych LC, jak na rysunku 1, można
użyć uproszczonych obwodów spotykanych właśnie w układzie ZEW (zdjęcie).
Wtedy na wyjściu potrajacza zaleca się zastosować dodatkowy filtr na pasmo
70cm, np. typu p, celem stłumienia niepożądanych sygnałów - głównie 4.
harmonicznej, która może powodować zakłócenia pozapasmowe (2. harmoniczna
jest zwierana do masy za pomocą pułapki L2C3).
Warto dodać, że zamiast diody BAY96 można użyć innych diod, np.: 1N4386,
1N4387 czy BAY66. Ta ostatnia pozwala na uzyskanie 8W mocy wyjściowej
432MHz przy sterowaniu sygnałem 144MHz/12W.
Dioda BAY96 pozwala na doprowadzenie sygnału o mocy około 25W ze sprawnością
ponad 60%.
Duże doświadczenie w konstrukcjach powielaczy waraktorowych ma Piotr SQ2WKL,
który zademonstrował sposób przestrojenia na pasmo 70cm powielacza od
radiotelefonu ZEW podczas Bydgoskiego Spotkania Mikrofalowego.
Powielacz częstotliowści 432/1296MHz
Zasada działania potrajacza 432/1296MHz, którego schemat zamieszczony
jest na rysunku 3, oraz jego moc i sprawnosć jest taka sama jak opisanego
wcześniej układu. Natomiast wybór elementów strojeniowych jest w tym przypadku
bardziej krytyczny. Trymery powinny być bardzo dobrej jakości (np. powietrzne)
o następujących pojemnościach:
- C1, C3, C4: 10pF,
- C2: 20pF,
- C5: 5pF.
Wszystkie trymery mogą mieć mniejszą pojemność, np. około 5pF, ale należy
wtedy równolegle do nich dolutować dobrane kondensatory stałe.
Wsztskie połączenia powinny mieć minimalną długośc doprowadzeń.
Dioda waraktorowa (wraz z rezystorem R - 100k) może być BAY66 lub podobnego
typu. Cewka L1 i kondensatory C1 i C2 tworzą obwód rezonasowy szeregowy
o częstotliwości 432MHz. Obwód szeregowy L2-C3 to pułapka na 864MHz.
Linia L3 wraz z kondensatorem C4 tworzy pierwszy obwód rezonansowy dla
trzeciej harmonicznej czyli 1296MHz. Jest on sprzężony z równoległym obwodem
rezonasowym L4-C5. Sygnał 1296MHz jest odbierany poprzez petlę sprzęgającą
L5.
Dane obwodów rezonasowych (powietrznych):
- L1: 3 zwoje CuAg 1,5mm na średnicy 5mm,
- L2: 1 zwój CuAg 1,5mm na średnicy 5mm,
- L3: 10mm CuAg 2mm (w odległości 1mm od L4),
- L4: 40mm CuAg 6mm (rurka posrebrzana),
- L5: 5mm CuAg 1mm (do BNC równolegle do L4).
Poszczególne obwody rezonasowe powinny byc między sobą ekranowane, np.
za pośrednictwem specjalnej konstrukcji obudowy, jak w potrajaczu ZEW.
Andrzej Janeczek