Εδώ θα σας παρουσιάσω την κατασκευή ενός πομπού VHF ισχύος 1W, τον οποίο χρησιμοποιώ για το beacon που περιγράφω σε άλλο άρθρο. Η κατασκευή είναι αρκετά ογκώδης και σίγουρα θα μπορούσε να γίνει πολύ μικρότερη. Ένας παράγοντας που δίνει μεγαλύτερο όγκο είναι η έλλειψη prescaler για το PLL. Δε χρησιμοποιώ δυσεύρετα dual modulus prescaler, όπως το παλιό πια 11C90 ή άλλα νεότερα. Αν τώρα βάλουμε single modulus prescaler, όπως το U664 ή U813 κλπ, θα έχουμε πολύ μικρή συχνότητα αναφοράς για βήματα 12,5 KHz ή 5 KHz, με διάφορα προβλήματα.

1. Ο ταλαντωτής VCO

Όπως βλέπουμε στο Block διάγραμμα χρησιμοποιούμε δύο ταλαντωτές. Το VCO που ταλαντώνει στην επιθυμητή συχνότητα εκπομπής και ένα κρυσταλλικό ταλαντωτή που μπορεί να είναι το πολύ 25 MHz πάνω ή κάτω από την συχνοτήτα του VCO. Οι δύο συχνότητες μειγνύονται και στην έξοδο του μείκτη έχουμε το άθροισμα, τη διαφορά και τα δύο αρχικά σήματα. Το LPF αναδεικνύει μόνο τη διαφορά. Το σήμα αυτό οδηγείται στο PLL. Η συχνότητα είναι αρκετά χαμηλή ώστε να διαιρεθεί από απαριθμητές H-CMOS.

Όπως βλέπουμε στο θεωρητικό διάγραμμα, ο κρυσταλλικός ταλαντωτής υλοποιείται με το transistor BF199 και τα τριγύρω εξαρτήματα. Ο συλλέκτης του BF199 συντονίζεται στη 5η αρμονική και έτσι ταυτόχρονα κάνουμε και πενταπλασιασμό. Το συντονισμένο LC που ακολουθεί αναδεικνύει καθαρότερα τη 5η αρμονική η οποία οδηγείται στο μείκτη.

Το VCO είναι ένας ταλαντωτής τύπου Hartley και υλοποιείται με το FET BF244. Το BFR91 που ακολουθεί απομονώνει τον ταλαντωτή από τα επόμενα κυκλώματα. Με τις δύο αντιστάσεις των 47 Ω μοιράζουμε το σήμα στον μείκτη και στην έξοδο.

Πριν τον μείκτη παρεμβάλλουμε ένα BF199 για απομόνωση. Το transistor αυτό εξασθενεί αρκετά τα σήματα πολλαπλασιασμού των 125 MHz, 150 MHz κ.α., ώστε να μην περάσουν στην έξοδο.

Το σήμα του VCO περνάει από ένα φίλτρο διέλευσης ζώνης το οποίο απορρίπτει διάφορα παράγωγα και οδηγέιται στον ενισχυτή με το BFR91A. Ακολουθεί ένας εξασθενητής -3dB στα 50Ω που σαν σκοπό έχει την προσαρμογή με τις επόμενες βαθμίδες. Στην έξοδο του attenuator έχουμε ισχύ 10mW.

Ο μείκτης υλοποιείται με ένα BFR91A. Το φίλτρο διέλευσης Χ.Σ. είναι ένα φίλτρο τύπου “Π” με συχνότητα αποκοπής τα 27 MHz. Στην έξοδο του φίλτρου πρέπει να έχουμε 0,8 Vp-p στα 20 MHz. Όσο αυξάνει η συχνότητα, το πλάτος μειώνεται.

2. To synthesizer (PLL)

Ο συνθετητής (synthesizer) αποτελείται από κοινά εξαρτήματα της οικογένειας High Speed CMOS. Το σήμα από τον μείκτη οδηγείται στο BF199 που το φτάνει σε επίπεδα κατάλληλα να οδηγήσουν το HC4040. Το 74HC4040 είναι ένας διαιρέτης των 12 bits. Με τη χρήση των διόδων 1N4148 κατασκευάζουμε μια πύλη AND που κάνει reset τον απαριθμητή όταν όλες οι συνδεδεμένες έξοδοι είναι σε λογικό “1”. Ο μεταγωγός αριστερά του απαριθμητή επιλέγει από ποια έξοδο θα πάρουμε παλμούς. Πάντα εδώ επιλέγουμε την τελευταία πιο σημαντική (MSB) έξοδο.

Ο κρυσταλλικός ταλαντωτής με το BC547 ταλαντώνει στα 4 MHz και χρονίζει το δεύτερο HC4040 που παράγει τη συχνότητα αναφοράς. Η φιλοσοφία είναι η ίδια με τον πρώτο απαριθμητή. Με τις 5 διόδους μπορούμε να έχουμε συχνότητες αναφοράς 5, 12.5, 25 KHz για τα αντίστοιχα βήματα στη μπάντα των VHF/UHF. Για να βγάλουμε 12,5KHz έχουμε 4000000 / 12500 = 320. Το 320 στο δεκαεξαδικό είναι 140 και στο δυαδικό 0001 0100 0000. Επομένως θα συνδέσουμε μόνο τις δύο διόδους με το αντίστοιχο βάρος. (* στο σχήμα).

Το PLL είναι το κοινό CD4046 το οποίο συγκρίνει τη συχνότητα αναφοράς των 12.5 KHz με τη διαιρεμένη του VCO. Ανάλογα παράγει την τάση διόρθωσης Vt που γυρίζει και διορθώνει τη συχνότητα του VCO. Οι δύο μεταγωγοί αριστερά του CD4046 τοποθετούνται στη θέση “+” ή “-“ ανάλογα με το αν η συχνότητα του VCO είναι μεγαλύτερη απ” αυτή του κρυσταλλικού ταλαντωτή 125MHz (θέση “+”) ή μικρότερη (θέση “-“).

Στο pin 1 του 4046 συνδέονται τα εξαρτήματα που ανάβουν το LED, αν το PLL είναι κλειδωμένο. Στο pin 13, που είναι η έξοδος του συγκριτή φάσης συνδέεται το δικτύωμα του φίλτρου που βγάζει τη συνεχή τάση διόρθωσης.

Υπολογισμός συχνότητας

Θέλουμε να παραχθεί συχνότητα 144.625 MHz. 144.625 – 125.000(του κρυσταλλικού ταλαντωτή) = 19.625 MHz είναι η συχνότητα που θα διαιρεθεί από τον απαριθμητή. 19625000 / 12500 (συχνότητα αναφοράς PLL) = 1570 είναι ο αριθμός διαίρεσης του απαριθμητή. Δηλαδή ο απαριθμητής θα μετρήσει 1570 παλμούς και θα βγάλει 1 στην έξοδο και μετά θα μηδενιστεί. Ο αριθμός στο δεκαεξαδικό είναι 622 και στο δυαδικό είναι 0110 0010 0010. Αυτό σημαίνει πως μόνο τα διοδάκια με λογικό “1” θα συνδεθούν (* στο σχήμα).

3. Ο ενισχυτής 1W (Linear)

Το linear αποτελείται από δύο ενισχυτές σε τάξη Α. Θα μπορούσαμε να δουλέψουμε και σε τάξη C εφόσον έχουμε διαμόρφωση FM, αλλά σε τάξη Α έχουμε καλύτερη γραμμικότητα στα επίπεδα ισχύος που χρειάζονται για το Beacon.

Το σήμα από τον ταλαντωτή VCO οδηγείται στο attenuator 14dB/50Ω που κάνει προσαρμογή και εξασθένηση του σήματος. Ο πρώτος ενισχυτής μπορεί να ρυθμίζει τα επίπεδα ισχύος μεταβάλλοντας την τάση από 0-5V. Ο ενισχυτής αυτός δίνει ισχύ μέχρι 120 mW. Αυτή η ισχύς είναι ικανή να οδηγήσει το πολύ κοινό 2N4427, το οποίο θα βγάλει μέχρι 1,2 W.

4. Όλες οι βαθμίδες μαζί

Εδώ υπάρχουν όλα τα αρχεία της κατασκευής σε μορφή zip (180Kb).

Τα datasheets των εξαρτημάτων: