晶体变换器的概要及设计

晶体变换器的概要及设计

对于频率变换器的基本频率(局部振荡频率)使用晶体振荡电路，则称之为晶体变换器。此一晶体变换器加在接收机的前级，便可以接收与原来接收机不同频率的信号。在此，所接收的频率选择为Air Band的118M~136MHz中的一部分，此为航空通信所使用的频带。

晶体变换器的概要
  图17所示的为晶体变换器的方块图。可以接收118~136MHz的Air Band的一部分信号，将其变换成为原来的接收机(主接收机)的频率。图中所示的主接收机可以接收50MHz频带的AM信号。

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  频率变换为利用FET的顺方向传达电导(Admittance)的变化，以达到乘算的作用。所使用的FET为Dual-Gate FET。
  从天线所输入的信号经过高频率放大用的DuaIGateFET3SK73的放大。为了改变高频率放大电路的放大率，可以控制3SK73的G2(Gate2)的电压。
  为了得到目标的局部振荡频率，将12MHz的晶体振荡器的频率做(×3×2=)6倍频，以取出72MHz。
  在频率变换电路中，再将接收频率的122MHz与此一72MHz混合，变换成为差的122M-72MHz＝50MHz。
  Air Band(航空频带)的接收频带为136M~118MHz=18MHz，但是，主接收机的频带一般仅约为数MHz而已。在此所使用的业余无线电机的接收频率为50M～54MHz，可以含盖的频带范围。也即是122M~l26MHz的4MHz频带宽。在此，如果利用SW切换晶体的频率至11.333MHz时，便可以接收118M~122MHz的频率信号，总共可接收8MHz频宽的信号。
  最后所得到的晶体变换器电路图如图18所示

  频率变换为利用FET的顺方向传达电导(Admittance)的变化，以达到乘算的作用。所使用的FET为Dual-Gate FET。
  从天线所输入的信号经过高频率放大用的DuaIGateFET3SK73的放大。为了改变高频率放大电路的放大率，可以控制3SK73的G2(Gate2)的电压。
  为了得到目标的局部振荡频率，将12MHz的晶体振荡器的频率做(×3×2=)6倍频，以取出72MHz。
  在频率变换电路中，再将接收频率的122MHz与此一72MHz混合，变换成为差的122M-72MHz＝50MHz。
  Air Band(航空频带)的接收频带为136M~118MHz=18MHz，但是，主接收机的频带一般仅约为数MHz而已。在此所使用的业余无线电机的接收频率为50M～54MHz，可以含盖的频带范围。也即是122M~l26MHz的4MHz频带宽。在此，如果利用SW切换晶体的频率至11.333MHz时，便可以接收118M~122MHz的频率信号，总共可接收8MHz频宽的信号。
  最后所得到的晶体变换器电路图如图18所示 

  利用Dual-Gate FET所做成的高频率放大/频率变换电路
  以下说明利用Dual-Gate FET 3SK73GR做为设计的情形。在此用来做为晶体变换器的高频率放大电路与频率变换电路使用。
  图19所示的为FET 3SK73的规格特性。应注意其极限参数。

图19 VHF频带用Dual-Gate FET 3SK73的特性[取自东芝的规格表]电气的特性(源极接地Ta=25℃

图19 VHF频带用Dual-Gate FET 3SK73的特性(续)
图20所示的为各种性能。由其中的图(C)所示的顺方向传达电导|y_fs|特征，可以知道V_G1S=0.5V,V_D2S=4V时，|y_fs|=23mS。

图20 3SK73的诸项特性
(此为使用厂商的数据规格所做的设计。在G2电压(AGC电压)为0~2V时，电功率放大率为l0~24dB变化。) 
   根据以上的条件，从图(a)与图(b)的特性可以求出漏极电流ID=14mA。
  可是，如图(e)所示，在外部温度Ta达到75℃时，漏极电功率损失PD必须控制在150mW以下。此时，可以求出漏极-源极间电压VDS=150/14=10.7V。
  根据3SK73GR的IDSS分类，有6mA~14mA。由特性图可以看出，所流通的ID值较大，为考虑余裕度，电源电压设计为6V。
  图(d)所示的为AGC (Automatic Gain Contro1)电压与噪声指数NF，以及电功率放大率Gps的关系。此所示的虽然为在VG1S＝0V时的数据，但是，相当不太大，因此，可以直接如此使用。
  ACC电压是指VG2S，在VG2S=4V时，NF约为2dB。此一数值对于高频率放大电路而言，还算可以。
  电功率放大率约为25dB。VG2S为0～4V变化时，其放大率为在+10～+25dB间变化。也即是，利用VC2S，可以改变的放大率约为15dB。