晶體變換器的概要及設計

對于頻率變換器的基本頻率(局部振蕩頻率)使用晶體振蕩電路，則稱之為晶體變換器。此一晶體變換器加在接收機的前級，便可以接收與原來接收機不同頻率的信號。在此，所接收的頻率選擇為Air Band的118M~136MHz中的一部分，此為航空通信所使用的頻帶。

晶體變換器的概要
? 圖17所示的為晶體變換器的方塊圖。可以接收118~136MHz的Air Band的一部分信號，將其變換成為原來的接收機(主接收機)的頻率。圖中所示的主接收機可以接收50MHz頻帶的AM信號。

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? 頻率變換為利用FET的順方向傳達電導(Admittance)的變化，以達到乘算的作用。所使用的FET為Dual-Gate FET。
? 從天線所輸入的信號經過高頻率放大用的DuaIGateFET3SK73的放大。為了改變高頻率放大電路的放大率，可以控制3SK73的G2(Gate2)的電壓。
? 為了得到目標的局部振蕩頻率，將12MHz的晶體振蕩器的頻率做(×3×2=)6倍頻，以取出72MHz。
? 在頻率變換電路中，再將接收頻率的122MHz與此一72MHz混合，變換成為差的122M-72MHz＝50MHz。
? Air Band(航空頻帶)的接收頻帶為136M~118MHz=18MHz，但是，主接收機的頻帶一般僅約為數MHz而已。在此所使用的業余無線電機的接收頻率為50M～54MHz，可以含蓋的頻帶范圍。也即是122M~l26MHz的4MHz頻帶寬。在此，如果利用SW切換晶體的頻率至11.333MHz時，便可以接收118M~122MHz的頻率信號，總共可接收8MHz頻寬的信號。
? 最后所得到的晶體變換器電路圖如圖18所示

? 頻率變換為利用FET的順方向傳達電導(Admittance)的變化，以達到乘算的作用。所使用的FET為Dual-Gate FET。
? 從天線所輸入的信號經過高頻率放大用的DuaIGateFET3SK73的放大。為了改變高頻率放大電路的放大率，可以控制3SK73的G2(Gate2)的電壓。
? 為了得到目標的局部振蕩頻率，將12MHz的晶體振蕩器的頻率做(×3×2=)6倍頻，以取出72MHz。
? 在頻率變換電路中，再將接收頻率的122MHz與此一72MHz混合，變換成為差的122M-72MHz＝50MHz。
? Air Band(航空頻帶)的接收頻帶為136M~118MHz=18MHz，但是，主接收機的頻帶一般僅約為數MHz而已。在此所使用的業余無線電機的接收頻率為50M～54MHz，可以含蓋的頻帶范圍。也即是122M~l26MHz的4MHz頻帶寬。在此，如果利用SW切換晶體的頻率至11.333MHz時，便可以接收118M~122MHz的頻率信號，總共可接收8MHz頻寬的信號。
? 最后所得到的晶體變換器電路圖如圖18所示?

? 利用Dual-Gate FET所做成的高頻率放大/頻率變換電路
? 以下說明利用Dual-Gate FET 3SK73GR做為設計的情形。在此用來做為晶體變換器的高頻率放大電路與頻率變換電路使用。
? 圖19所示的為FET 3SK73的規格特性。應注意其極限參數。

圖19 VHF頻帶用Dual-Gate FET 3SK73的特性[取自東芝的規格表]電氣的特性(源極接地Ta=25℃

圖19 VHF頻帶用Dual-Gate FET 3SK73的特性(續)
圖20所示的為各種性能。由其中的圖(C)所示的順方向傳達電導|y_fs|特征，可以知道V_G1S=0.5V,V_D2S=4V時，|y_fs|=23mS。

圖20 3SK73的諸項特性
(此為使用廠商的數據規格所做的設計。在G2電壓(AGC電壓)為0~2V時，電功率放大率為l0~24dB變化。)?
?? 根據以上的條件，從圖(a)與圖(b)的特性可以求出漏極電流ID=14mA。
? 可是，如圖(e)所示，在外部溫度Ta達到75℃時，漏極電功率損失PD必須控制在150mW以下。此時，可以求出漏極-源極間電壓VDS=150/14=10.7V。
? 根據3SK73GR的IDSS分類，有6mA~14mA。由特性圖可以看出，所流通的ID值較大，為考慮余裕度，電源電壓設計為6V。
? 圖(d)所示的為AGC (Automatic Gain Contro1)電壓與噪聲指數NF，以及電功率放大率Gps的關系。此所示的雖然為在VG1S＝0V時的數據，但是，相當不太大，因此，可以直接如此使用。
? ACC電壓是指VG2S，在VG2S=4V時，NF約為2dB。此一數值對于高頻率放大電路而言，還算可以。
? 電功率放大率約為25dB。VG2S為0～4V變化時，其放大率為在+10～+25dB間變化。也即是，利用VC2S，可以改變的放大率約為15dB。