Keverő méretezése FM sávhoz

A korábbi cikkben már bemutattunk egy erősítőt FM sávra, keverőnek az SA612 áramkört választottuk.

A keverő IC-ben van egy oszcillátornak szánt tranzisztor is a Gilbert-cella mellett, ezt használtuk.

Az áramkör első ránézésre megtévesztő, de valójában egy soros rezgőkör. C14, C15, C17, valamint (C12 || D2 ) soros eredője adja a rezgőkör kapacitív részét, L3 pedig az induktivitást. Több tárgyból oktatják, hogy a rezonanciafrekvencián nem esik feszültség a rezgőkörön, akkor mégis hogy tudhat itt jel keletkezni mégis? A válasz az, hogy nem az egész rezgőkörön „nézzük” a feszültséget, csupán a kapacitások töredékén (C15 és C17 sorosan), vagy a másik irányból L3-mon és (C12 || D2)-n keresztül.

Első közelítésben a kondenzátorok méretét ugyan akkorának választjuk, ekkor még érdemes kihagyni a varikapot, mint hangolópontot. A Thomson-képletből kiszámoljuk a rezonanciafrekvenciából az LC szorzatot. (Itt megjegyzem, hogy a soros kapcsolás miatt a képletbe helyettesítendő kapacitásérték harmada annak az értéknek, amit háromszor sorba kötünk.) Az egyes kapacitások értékét úgy választjuk meg, hogy viszonylag nagy impedanciát mutassanak, mondjuk 50 ohm körül legyenek. (Ekkor az induktivitás 150 ohmnak fog adódni a rezgőkör definíciója miatt.) Ez azért fontos, mert ha túl nagy kapacitásokból építjük az áramkört, akkor rengeteg áramot kellene a tranzisztornak belepumpálnia és kiszívnia az áramkörből, amit valószínű nem fog tudni, ezért vélhetően nem oszcillál majd be az áramkör. (Ezt tapasztaltam is az építgetés során.) 100 MHz körüli frekvencián 33 pF adódott, amihez passzolt egy 220 nH-s tekercs, ami beszerezhető az üzletekben. A választásnál figyeltem arra, hogy a tekercs rezonanciafrekvenciája minél nagyobb legyen, de feltétlen nagyobb legyen, mint 200 MHz. A tekercs saját rezonanciafrekvenciája azt jelenti, hogy azon már szakadásként vagy rövidzárként viselkedik, nem az elvárt módon, afölött pedig kapacitív elemként. Ezt jelenséget jó távol akartam tartani az oszcillátoromtól, hogy ne kelljen vele foglalkozni, ezért döntöttem a 200 MHz-es határról.

Miután működött az oszcillátor kicseréltem a jelölt fix 33 pF-os kondenzátort a hangolható elemre, ami 7-45 pF-is hangolható varikap volt. Ezzel azonban nem tudtam olyan rezonanciát előállítani, hogy hangolva lefedjem az FM tartományt, így egy hangolóelemet helyeztem vele párhuzamosan, hogy növeljem a kapacitását. Amennyiben 10 pF-ot kapcsolunk párhuzamba, úgy ún. felsőkeverést használunk, az oszcillátorfrekvencia magasabb mint a vett, a kettő különbsége a KF frekvencia. Ekkor végigszámolva a képleteket, hogy végkitérésben mekkora frekvenciák adódnak kijön, hogy a teljes FM sávot lefedjük. Amennyiben 27 pF-ot ültetünk be, úgy nagyban lomhítjuk a rendszert, alsó keverést valósítunk meg. Végigszámolva kijön, hogy nem is tudjuk a hangolóval ezentúl lefedni a teljes tartományt, mégis van két előnye ennek a választásnak. Az egyik, hogy 100 MHz alá visszük vele az oszcillátor frekvenciáját, így egy hétköznapibb oszcilloszkóppal is mérhetővé válik. A másik előnye, hogy kisebb elfordulásra a hangoló potencióméteren kevesébé hangolódik át az áramkör, így könnyebb megtalálni adókat (habár mennyiségben kevesebb adót is tudunk megtalálni).

Az áramkör mérésére már tettem utalást. A gyakorlatban egy úgy néz ki, hogy még a 10-szeres osztású mérőfej is akkora kapacitással bír, hogy rátéve azt a tranzisztor emitterére leáll az oszcilláció. Ezért egy megaohmos ellenálláson keresztül mértem oszcilloszkóppal a működést. Ez mérési hibát hoz a rendszerbe, az oszcilloszkóp mérőfeje kapacitívan is terhel, amit sehogy nem konpenzálok ki, így az egy megaohm egy aluláteresztő szűrőt képez, nem engedi át teljes amplitúdóval a jelünket, de a mérés működik; FFT-vel leolvasható, hogy épp hol rezeg az áramkörünk.

A teljes FM vevőt több példányban összeforrasztottuk az idei táborunkban: https://ha5kfu.hu/2020/07/22/ha5kfu-tabor-2020/