• 1
  • 2

Strojenie duplekserów

Przestrajanie rezonatora ćwierćfalowego z bloku nadajnika NMT Nokia TPA 31 na pasmo amatorskie 70cm

 Otrzymałem niedawno moduły TPA 31 z uszkodzonej stacji NMT 450 firmy NOKIA. Demontaż modułów nadajnika przyniósł kilka ciekawych podzespołów, które z pewnością przydadzą się w praktyce radioamatorskiej, zwłaszcza dla osób zajmujących się przemiennikami w paśmie 70cm. Dziś postanowiłem przestroić i opisać filtr pasmowy, przestrajany silnikiem krokowym. Pozostałe elementy stacji, być może doczekają się opisania w przyszłości.
 W jednym module nadawczym stacji bazowej znajdują się dwie końcówki mocy (ok. 100-150W) wraz z przyłączonymi do nich filtrami strojonymi automatycznie za pomocą silników krokowych.

Silnikami steruje wspólna dla obu kanałów płytka automatyki, która informacje o stopniu dostrojenia filtra czerpie ze sprzęgaczy kierunkowych wbudowanych w zespół podwójnego izolatora ferrytowego PHILIPS 2722 162 08761. Każdy z filtrów posiada stroik napędzany silnikiem typu VEXTA C5805-9012 (9,6V, sterowanie dwufazowe, czteroprzewodowe, 1,8 stopnia na krok), który przy pełnych 9 obrotach przesuwa stoik - suwak o ok 5mm. Zmiana długości rezonatora w powoduje przestrajanie filtra w zakresie ok 18MHz. Oznacza to, że precyzja strojenia przy 1800 kroków wynosi 10kHz / krok. W jednym ze skrajnych położeń stroik uruchamia wyłącznik krańcowy, który układ automatyki uznaje za punkt odniesienia.

 Wewnętrzna budowa filtra jest godna uwagi - tradycyjny rezonator ćwierćfalowy wykonany został w interesujący sposób – posiada on kształt dzwonu rozszerzającego się przy podstawie. Zapewnia to większą powierzchnię styku z podstawą. W owej pogrubionej podstawie znajduje się mocowanie silnika. Stroik napędzany śrubą o skoku 0,5mm na zwój wykonany jest z aluminium, w formie cylindra o średnicy 32mm i długości 60mm. z czego co najmniej 50mm jest zanurzone w rezonatorze. Pomiędzy wewnętrzną powierzchnią rezonatora a zewnętrzną powierzchnią ruchomego cylindra znajdują się dwa pierścienie izolacyjne wykonane z teflonu. Oznacza to, że połącznie dla w.cz. rezonatora ze stroikiem jest pojemnościowe (dzięki powierzchni okładek ok 25cm2 i bardzo cienkiej szczelinie -rzędu 0,1mm). Rozwiązanie to pozwala napędzać filtr silnikiem o niewielkiej mocy gdyż opory przesuwania stroika są niewielkie. W filtrach przestrajanych ręcznie zazwyczaj połączenie szczytu rezonatora ze stroikiem jest galwaniczne, za pomocą pierścienia sprężystego z brązu fosforowego. Oś napędu jest uziemiona dla prądu stałego a położenie cylindra na osi stabilizuje sprężyna od dołu i pierścień osadczy od góry. Analizując zakres przestrajania w funkcji zmiany długości uznałem, że wydłużenie rezonatora o 10mm powinno przesunąć zakres rezonansu w obręb pasma amatorskiego 435-440MHz z niewielkimi marginesami po obu jego stronach. Ze względu na konstrukcję rezonatora, uznałem że przedłużanie cylindra ponad płaszczyznę mocowania (w sposób analogiczny jak oryginalna kryza) będzie najlepszym rozwiązaniem. Próbę wykonałem doklejając na zakładkę piętnastomilimetrowej szerokości pasek samoprzylepnej folii aluminiowej. Zakres przestrajania wypadł w pasmie amatorskim, potwierdzając trafny dobór długości stroika. Następnie wykonałem na tokarce nowe stroiki z mosiądzu, o długości całkowitej 70mm z zachowaniem położenia kołnierza mocującego. Wykonanie stroika z mosiądzu wynikło tylko i wyłącznie z posiadanego pod ręką pręta mosiężnego o średnicy 40mm, znacznie taniej wykonać go z aluminium, co zapewne zrobię jeśli przyjdzie mi przestroić więcej takich filtrów.
 Pętle sprzęgające są wykonane z srebrzonej taśmy, ukształtowane w postaci niesymetrycznych ramek przylutowanych do gniazd N montowanych na pojedynczą nakrętkę. Obrót gniazda wokół osi (po poluzowaniu nakrętki) zmienia położenie pętli względem rezonatora zmieniając dopasowanie i współczynnik sprzężenia. Filtr można zestroić bardzo wąsko, z tłumieniem przepustowym na poziomie -2dB lub szerzej, schodząc z tłumieniem przepustowym do -0,6dB. Najlepsze dopasowanie filtr uzyskuje przy tłumieniu przepustowym rzędu -1,5dB.
 Filtr jest bardzo wąski co pozwala go użyć zarówno w gałęzi nadawczej czy odbiorczej przemiennika jak i jako preselektor do zastosowań dx'owych. Znaczna moc przenoszona przez filtr (rzędu 200W) pozwala go użyć jako bardzo ostrego filtra wyjściowego nadajnika. Problemem jednak mogą być w tym przypadku problemy z odstrajaniem się filtra spowodowanym wydzielanym ciepłem. Filtr jest niestabilny mechanicznie i cieplnie. Reaguje bardzo silnie na stukanie w obudowę, a zwłaszcza na nacisk na boczne ścianki. Pokrywa wyprofilowana jako wypukła jest trochę mniej podatna na to zjawisko. Również manipulowanie przy gniazdach powoduje odstrajanie i niedopuszczalne jest stosowanie takich kabli, które mogłyby wywierać naprężenia na gniazda. Filtr w prosty sposób można przerobić z pasmowo-przepustowego na pasmowo-zaporowy. Wystarczy jeden ze stroików zastąpić innym. Być może pokuszę się o taką próbę. Rozwierciłbym jeden z otworów wiertłem stopniowym do ok 26mm i zamontował obrotową tarczę z gniazdem N, pętlą sprzęgającą i kondensatorem ceramiczno-powietrznym wieloobrotowym 2-15pF np. JOHANSSON lub TEKELEC-AIRTRONIC. Z sześciu takich filtrów można zbudować duplekser, ale jego użycie będzie możliwe tylko w warunkach zapewnienia stałej temperatury. Oryginalnie  problem temperatury nie miał znaczenia, ponieważ filtr był strojony automatycznie za pomocą układu ze sprzężeniem zwrotnym. Pogarszanie się dopasowania wykrywane sprzęgaczem sterowało układem wykonawczym - kontrolerem silnika tak, aby minimalizować straty. Pasjonaci mogą wykorzystać fragment układu automatyki i oryginalny sprzęgacz z cyrkulatorami i wykonać samostrojący się filtr do zastosowań amatorskich.
 Przestroiłem dwa filtry, jeden strojąc na maksimum stromości charakterystyki, drugi na minimum strat wtrąceniowych. Wyniki pomiarów przedstawia poniższa tabela.

Szerokość pasma filtra z końcówki mocy Nokia MUUTOS
Tłumienie [dB] Szerokość przy IL=1,8dB [MHz] Q

Szerokość przy IL=0,7dB [MHz]

Q
-1  0,13  3251  0,299 1455
-3  0,26  1651  0,588  739
-6  0,45  954  1,017  427
-10  0,78  551  1,764  246
-13  1,11  379  2,555  170
-16  1,64  265  3,675  118
-20  2,61  166  5,865  74
-23  3,70  117  8,293  52
-26  5,26  82  11,705  37
-30  8,30  52  18,435  23
-33  11,71  37  - -
-36  16,46  26 -  -

 

Zdjęcia filtra oraz charakterystyki uzyskane po zestrojeniu zamieszczam poniżej. Na jednym z wykresów można zobaczyć zakres przestrajania w paśmie amatorskim, na innym interesujące jest porównanie charakterystyki filtra zestrojonego na ostro z drugim egzemplarzem zestrojonym na minimum strat przepustowych. Oczywiście możliwe jest zestrojenie pośrednie, według potrzeb. Jeden z wykresów prezentuje też możliwość użycia filtra w gałęzi dupleksowej przy odstępie -7,6MHz - zaproponowany jest tu filtr zestrojony szerzej ale na mniejsze straty wtrącone.



73! de SP2XDM


Pomiary wykonałem dnia 2011-11-25 za pomocą analizatora sieci HP8711A. Kalibrację zapewnia zestaw CKB050 EAGLE.

 

0,134
0,263
0,456
0,789
1,147
1,64
2,619
3,709
5,264
8,306
11,716
16,468

Logo PZK h15 200dpi

Ruch Obywatelski Miłośników Broni