Схема. Делитель частоты на диапазон 1…5 ГГц

       Разработанное автором устройство обеспечивает деление частоты синусоидальных сигналов в диапазоне 1 …5 ГГц при уровнях входного напряжения от 50 до 300 мВ и имеет коэффициент деления 1000.
      Схема делителя частоты (рис. 1) выполнена на специализированных цифровых микросхемах делителей частоты серии КС193 с применением входного делителя частоты SP8910 фирмы GEC Plessey (США).

      На входе делителя частоты включен ФВЧ с частотой среза около 250 МГц на элементах С1, L1, С2, предотвращающий поступление на вход делителя низкочастотного сигнала большой амплитуды. Ограничитель амплитуды входного сигнала выполнен на резисторе R1 и арсенидгаллиевых диодах с барьером Шоттки VD1, VD2, обладающих малой входной емкостью.
      После ограничителя включен двухкаскадный усилитель на полевых транзисторах VT1, VT2. Транзистор VT1 включен по схеме с общим истоком и с автоматическим смещением рабочей точки за счет падения напряжения на резисторе R4. На транзисторе VT2 выполнен истоковый повторитель.
      Общий коэффициент усиления по мощности усилителя на частоте 5 ГГц составляет около 10 дБ при уровне входного сигнала 50 мВ. При повышении входного напряжения коэффициент усиления снижается за счет насыщения усилителя, чем ограничивается уровень сигнала, поступающего на вход микросхемы DD1. Счетчик DD1 имеет коэффициент деления 10. Выход 7 делителя через конденсатор С13 соединен с входом счетчика DD2.

      Выходы 6 и 7 DD1 имеют уровни микросхем ЭСЛ (рис. 2). Благодаря оригинальной схеме включения выходного каскада микросхемы SP8910 дополнительные нагрузочные резисторы не требуются. Счетчик DD2 имеет коэффициент деления 10 (задается соответствующим включением управляющих входов V1 и V2) и понижает входную частоту с 500 до 50 МГц. Счетчик DD3 также имеет коэффициент деления 10 и имеет выход ТТЛ с открытым коллектором Q3, поэтому дополнительные преобразователи уровня не нужны. С выхода Q3 сигнал поделенной частоты (FBX/1000) поступает через кабель на разъем к входу частотомера.

      На рис. 3 приведен чертеж печатной платы делителя частоты. В качестве подложки использована пластина фольгированного с двух сторон диэлектрика ФЛАН5 толщиной 1,5 мм, нижний слой фольги использован в качестве общего провода. Для соединения проводников верхнего слоя платы с нижним в плате просверлены отверстия диаметром 1,5 мм (в местах, указанных черными кружками), в них установлены отрезки медного луженого провода диаметром 1 …1,2 мм и припаяны к фольге с двух сторон платы. Плата помещена в экран из луженой латуни (или стали) с крышкой, имеющей отверстия для вентиляции.

      При монтаже на плату микросхем в корпусах DIP их выводы должны быть предварительно отформованы для припайки к контактным площадкам. При монтаже полупроводниковых элементов СВЧ следует соблюдать весь комплекс мер защиты от статического электричества. Пайку выводов элементов следует вести низковольтным паяльником с заземленным жалом припоем ПОСК18-50 или ПОС61 при температуре пайки не более 210 °С. В качестве флюса следует использовать спиртовой раствор канифоли.

      В устройстве применены SMD-компоненты для поверхностного монтажа: резисторы Р1-12 или их зарубежные аналоги типоразмера 0603 (0,062 Вт), 0805 (0,125 Вт) соответственно размерами 2×1,25 и 3,2×1,6 мм, а также керамические конденсаторы размерами 4×2 и 3×1,5 мм или К10-47в группы МПО 4×3,2 и 2×1,9 мм (типоразмеры 1206 или 0805). Дроссель L6 — серийный типа ДМ-0,2 или ДП-0,2 индуктивностью 30…200 мкГн. Индуктивности L1, L4, L5 — печатные с шириной фольги 0,2 мм. Разъем XW1 — СР50-272С.
      В делителе частоты возможны следующие замены элементов. Транзисторы CFY19 фирмы Siemens допустимо заменить на АП324А-2, АП325А-2 или полевыми транзисторами с затвором Шоттки, которые можно выпаять из старого конвертера спутникового телевидения с прямоугольным волноводом. Вместо микросхемы КС193ИЕ2 подойдет ее полный аналог SP8685A фирмы GEC Plessey, а вместо микросхемы КС193ИЕЗ — SP8690B. В качестве входного разъема XW1 используют пару СР50-267 и СР50-275 (штекер—гнездо). Печатная плата может быть изготовлена из фольгированного стеклотекстолита СФ1-35 или диэлектрика ФАФ4 толщиной 1,5 мм.

      Перед настройкой делителя проверяют правильность монтажа устройства и наличие питания на выводах микросхем и транзисторов в соответствии с величинами, указанными на схеме (см. рис. 1). В случае, если напряжения на выводах транзисторов VT1, VT2 отличаются более чем на ±10 % от указанных на схеме, подбирают резисторы R4, R6 автоматического смещения в истоках транзисторов.
      После проверки цепей делителя по постоянному току к разъему XW1 подключают коаксиальную нагрузку сопротивлением 50 Ом и убеждаются в отсутствии самовозбуждения входного усилителя. При возникновении паразитной генерации увеличивают сопротивление резисторов R1 и R5.

      Далее на вход XW1 подают сигнал с уровнем 100 мВ от генератора СВЧ с частотой 1 ГГц. Контролируя частотомером на выходе Q3 микросхемы DD3 поделенную частоту сигнала, убеждаются в правильности работы делителя. Повышая частоту входного сигнала до верхнего предела диапазона, проверяют отсутствие сбоев в работе делителя. При возникновении сбоев на частотах выше 4 ГГц понадобится подстройка усилителя. Для этого к стоку транзистора VT1 нужно подпаять согласующую полосковую линию, выполненную на печатной плате (см. рис. 3) в виде подстроечных площадок. Кроме того, в зависимости от типа применяемых транзисторов VT1, VT2 согласование входа усилителя проводят подбором индуктивности L7 в виде «полувитка» из провода 0,2 мм длиной 10 мм. Его припаивают к контактным площадкам платы, а индуктивность подгоняют изменением длины проводника и его наклона относительно платы.

В. ЖУК, г. Минск, Белоруссия
«Радио» №12 2001г.

Похожие статьи:
Делитель частоты диапазона 0,1.-.3,5 ГГц
Синтезатор частоты диапазона 144 МГц
УКВ тюнер с диапазоном 66…108 МГц
ПРОСТОЙ РАДИОТРАКТ НА ДИАПАЗОН 27 МГЦ