Спутниковый конвертер (LNB, Low Noise Block) - это устройство, которое предназначено для приема спутникового сигнала, его преобразования и передачи по кабелю в спутниковый приемник (ресивер). Конвертер Ku диапазона для офсетной антенны конструктивно выполнен в виде моноблока, т.е. облучатель, волновод, электронная плата соединены в одно целое.

Внешний вид конвертера:

Конвертер без пластикового корпуса.

Под пластиковым корпусом - алюминиевый облучатель, волновод и корпус для электронной платы. Конструктивно это все объединено в единое целое. Металлическая крышка, закрывающая плату, залита эластичным герметиком по краям для защиты электроники от влаги. После снятия верхней крышки видим печатную плату и металлическую конструкцию на ней.

Это экран для СВЧ тракта. В нем также располагаются камеры для двух объемных резонаторов гетеродина (один частотой 9.75 ГГц второй 10.6 ГГц) с подстроечными винтами. Подкручивая винт меняется объем камеры и как следствие частоты гетеродина, что позволяет сдвинуть промежуточную частоту сигнала на выходе конвертера в небольших пределах.

Структурная схема универсального спутникового конвертера Ku диапазона с одним выходом показана на рисунке:

В универсальном конвертере имеется два приемных штыря, расположенных под 90 градусов относительно друг друга (для горизонтальной и вертикальной поляризаций). Сигнал с приемного штыря поступает на первый усилительный каскад, затем на буферный усилитель, с выхода которого идет на смеситель. В смеситель также подается сигнал от одного из генераторов (10.6 ГГц или 9.75 ГГц в зависимости от того, какой диапазон выбран), в результате чего частота принимаемого сигнала понижается до диапазона 950 - 2150 МГц. После смесителя сигнал подается на последний усилитель - усилитель промежуточной частоты (ПЧ). Переключение поляризаций и гетеродинов выполняет контроллер управления.

Преобразование частоты в спутниковом конвертере основано на принципе работы гетеродинного приемника и состоит в следующем. Если взять два гармонических колебания с различной частотой (cos (ω₁) и cos(ω₂)) и сложить их, в результате получится сумма двух гармонических колебаний с частотой cos(ω₁ + ω₂)  и  cos(ω₁ - ω₂). Это следует из тригонометрической формулы произведения косинусов

Например если частота принимаемого сигнала со спутника 11900 МГц, то при сложении его с сигналом гетеродина частотой 10600 МГц мы получим на выходе смесителя сигналы с частотой 11900 - 10600 = 1300 МГц и 11900 + 10600 = 22500 МГц. Сигнал с частотой 22500 МГц отфильтруется в усилителе промежуточной частоты (поскольку у него полоса пропускания до 3 ГГц), который находится за смесителем. В итоге останется только сигнал с частотой 1300 МГц, который и будет передан в спутниковый ресивер по кабелю.

 

Рассмотрим более детально печатную плату конвертера:

Первый усилительный каскад, к которому подключен приемный штырь, выполнен на арсенид-галлиевом (GaAs) транзисторе. Даташит на этот транзистор мне найти не удалось. Но поскольку частота усиливаемого сигнала порядка 12 ГГц, рабочая частота этого транзистора находится в этих пределах. Второй усилительный каскад а также смеситель выполнены на полевых N-канальных (HJ - FET) ВЧ транзисторах NE3503M04 в корпусе M04 с маркировкой V75.Транзистор имеет низкий уровень шума (0.35-0.45 дБ в диапазоне 2-12 ГГц), коэффициент усиления 21-12 дБ в диапазоне 2-12 ГГц. Генераторы выполнены на биполярных NPN ВЧ транзисторах 2SC5508 в корпусе M04 с маркировкой T79. Уровень шума - 0.78-1.9 дБ, коэффициент усиления 21.4-15.8 дБ в диапазоне 0.8-2.5 ГГц. Предельная частота транзистора (f_T) 25 ГГц. Усилитель промежуточной частоты выполнен на MMIC (Monolithic Microwave Integrated Circuit) микросхеме BGA2712 в корпусе SOT363 с маркировкой E2. BGA2712 - это широкополосный усилитель с внутренними согласующими цепями. Граничная частота 3.2 ГГц, коэффициент усиления 21 дБ в диапазоне до 2.6 ГГц. Выходная мощность 5 дБм на частоте 1 ГГц. Хорошая линейность. Поскольку мощность данной микросхемы относительно небольшая, на выходе стоит ВЧ биполярный NPN транзистор BFG520 в корпусе SOT343N с маркировкой N48. Предельная частота (f_T) 9 ГГц, усиление на частоте 1 ГГц - 15 дБ, максимальный уровень шума - 1.6дБ,

 

Где можно использовать детали из конвертера.

В спутниковом конвертере применяются детали (транзисторы, усилители) с довольно неплохими параметрами. Транзисторы с подобными характеристиками не всегда есть в наличии в радиомагазинах, а если и есть, то цена на них как правило высока. Стоимость самого дешевого спутникового конвертера составляет порядка 1.5-2$. За эти деньги Вы получаете 2 арсенид-галлиевых транзистора, 3 ВЧ биполярника и 2 ВЧ полевика (не считая широкополосного усилителя и обвязки из SMD резисторов и конденсаторов). Транзисторы 2SC5508 я использовал в радиомаячке на 430 МГц. Микросхему BGA2712 с NE3503M04 можно применить в антенном усилителе дециметрового диапазона. Для лучшего усиления можно оставить родную печатную плату, удалив гетеродины а также канал горизонтальной поляризации (чтобы можно было запитать усилитель от 12В блока питания, т.к. для включения приемного канала горизонтальной поляризации нужно подать 18 Вольт). При этом сигнал с антенны нужно подать на приемный штырь, а снимать с выхода конвертера. Радиолюбители с форума cqham.ru успешно переделывали спутниковый конвертер в передатчик на 10-12 ГГц.

Николай Васькин

Список литературы по данной тематике

1. Анатомия спутниковых головок Ku-диапазона

2. Корякин-Черняк C. Л. Справочник по ремонту и настройке спутникового оборудования 2010.
Устройство и схемотехника спутникового приемного комплекта. Часть 4 - Конвертер

3. Нечитайлов Денис Осваиваем диапазон 10 ГГц!

4. Форум vrtp.ru тема Фото платы СВЧ конвертера

5. Форум forum.vhfdx.ru тема Транзисторы из LNA Sat TV

6. Форум cqham.ru тема QSO на 10ГГц (3 см)

7. Форум sat-expert.com тема Обзор конвертеров

8. Форум monitor.net.ru тема Транзисторы в спутниковой головке