Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Radiocomunicazioni civili

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Un generatore di segnali ad alta frequenza è necessario durante la riparazione e la sintonizzazione dei ricevitori radio ed è quindi molto richiesto. I generatori da laboratorio di fabbricazione sovietica disponibili sul mercato hanno buone caratteristiche, che di solito sono ridondanti per scopi amatoriali, ma sono piuttosto costosi e spesso richiedono riparazioni prima dell'uso. I generatori semplici di produttori stranieri sono ancora più costosi e non hanno parametri elevati. Ciò costringe i radioamatori a realizzare tali dispositivi da soli.

Il generatore è progettato come alternativa a semplici dispositivi industriali simili al GRG-450B [1]. Funziona in tutte le bande di trasmissione; la sua produzione non richiede induttori di avvolgimento e configurazioni ad alta intensità di manodopera. Il dispositivo implementa gamme HF estese, che hanno permesso di abbandonare un complesso nonio meccanico, un millivoltmetro incorporato del segnale di uscita e la modulazione di frequenza. Il dispositivo è costituito da parti comuni ed economiche che possono essere trovate da qualsiasi radioamatore che ripara radio.

L'analisi di molti progetti amatoriali di tali generatori ha rivelato una serie di svantaggi comuni che li caratterizzano: gamma di frequenza limitata (la maggior parte copre solo le bande LW, MW e HF); Una significativa sovrapposizione di frequenze nelle gamme ad alta frequenza rende difficile l'impostazione precisa e porta alla necessità di produrre un nonio. Spesso è necessario avvolgere gli induttori con dei rubinetti. Inoltre, le descrizioni di queste strutture sono troppo brevi e spesso del tutto assenti.

Si è deciso di progettare in modo indipendente un generatore di segnali ad alta frequenza che soddisfacesse i seguenti requisiti: circuito e design estremamente semplici, induttori senza prese, assenza di componenti meccanici realizzati in modo indipendente, funzionamento in tutte le bande di trasmissione, comprese VHF, bande estese ed elettriche nonio. È auspicabile un'uscita coassiale da 50 ohm.

tavolo

¹⁾ All'uscita coassiale con una resistenza di carico di 50 Ohm, il valore efficace.
²⁾ Con il condensatore variabile scollegato e la tensione ai capi del varicap 0...5 V.

Come risultato del test di numerose soluzioni tecniche e dei ripetuti miglioramenti, è apparso il dispositivo descritto di seguito. Le gamme di frequenza che genera sono mostrate nella tabella. La precisione dell'impostazione della frequenza del generatore non è inferiore a ±2 kHz alla frequenza di 10 MHz e ±10 kHz alla frequenza di 100 MHz. Il suo spostamento per ora di funzionamento (dopo un'ora di riscaldamento) non supera 0,2 kHz alla frequenza di 10 MHz e 10 kHz alla frequenza di 100 MHz. Nella stessa tabella sono riportati i valori massimi di tensione di uscita effettivi in ​​ciascun intervallo. La non linearità della scala del millivoltmetro non è superiore al 20%. Tensione di alimentazione - 7,5...15 V. Il circuito del generatore di segnale è mostrato in Fig. 1.

Riso. 1. Circuito generatore di segnale (clicca per ingrandire)

Di norma, i generatori con una connessione punto a punto di un circuito oscillante, in grado di funzionare a frequenze superiori a 100 MHz, generano un'onda quadra distorta anziché un'onda sinusoidale nella gamma delle onde medie. Per ridurre la distorsione, a seconda della frequenza è necessario un cambiamento significativo nelle modalità operative degli elementi attivi del generatore. Il segnale dell'oscillatore principale utilizzato nel dispositivo descritto con transistor ad effetto di campo e bipolari collegati in serie con corrente continua [2] presenta una distorsione molto inferiore. Possono essere ridotti regolando la modalità operativa del solo transistor bipolare.

Nelle gamme a bassa frequenza, la modalità operativa del transistor VT2 è impostata dai resistori R1 e R9 collegati in serie. Con il passaggio alle gamme ad alta frequenza, l'interruttore SA1.2 chiude il resistore R1. Per aumentare la pendenza della caratteristica del transistor ad effetto di campo VT1, al suo gate viene applicata una polarizzazione costante pari alla metà della tensione di alimentazione. La tensione di alimentazione dell'oscillatore master è stabilizzata dallo stabilizzatore integrato DA1. Il resistore R10 funge da carico minimo dello stabilizzatore, senza il quale la sua tensione di uscita è intasata dal rumore.

Come induttori L1-L10 dell'oscillatore principale sono state utilizzate induttanze industriali. Vengono commutati tramite l'interruttore SA1.1. Nella gamma VHF2, l'induttanza L11 è un pezzo di filo lungo circa 75 mm che collega l'interruttore al circuito stampato.

La deviazione dell'induttanza effettiva dell'induttore da quella nominale può essere piuttosto significativa, quindi i limiti dell'intervallo vengono selezionati con una certa sovrapposizione per eliminare la loro installazione ad alta intensità di manodopera. I limiti di range indicati in tabella sono stati ottenuti senza alcuna selezione di strozzatori. È preferibile utilizzare induttanze grandi, la stabilità dell'induttanza (e quindi della frequenza generata) è superiore a quella di quelle piccole.

Per regolare la frequenza, il dispositivo utilizza un condensatore variabile a tre sezioni con un cambio, utilizzato nelle radio Ocean, nelle radio Melodiya e molte altre. Per garantire che il suo corpo non abbia contatto elettrico con il corpo dell'apparecchio, è fissato al suo interno tramite una guarnizione isolante. Ciò ha permesso di collegare una sezione del condensatore in serie con altre due collegate in parallelo. Ecco come vengono implementate le bande HF estese. Nelle gamme DV, SV1 e SV2, dove è richiesta un'ampia sovrapposizione di frequenza, l'interruttore SA1.2 collega l'alloggiamento del condensatore variabile al filo comune. Nelle gamme KV6, VHF1 e VHF2 il condensatore variabile viene disattivato tramite l'interruttore SA2. Quando l'interruttore è chiuso, la frequenza di generazione stabile non supera i 37 MHz.

Un circuito costituito da una matrice varicap VD1, condensatori C6, C9 e resistore R6 è collegato in parallelo al condensatore variabile, che funge da modulatore di frequenza, un nonio elettrico e quando il condensatore variabile è disconnesso, l'elemento di sintonizzazione principale. Poiché l'ampiezza della tensione ad alta frequenza sul circuito oscillatorio raggiunge diversi volt, i varicap collegati in controserie della matrice introducono una distorsione molto inferiore rispetto a quella introdotta da un singolo varicap. La tensione di sintonizzazione per i varicap della matrice VD1 proviene dal resistore variabile R5. Il resistore R2 linearizza in qualche modo la scala di accordatura.

Il segnale di modulazione di frequenza del generatore viene fornito al connettore XS1 da qualsiasi sorgente esterna. Quando si imposta e si controlla un ricevitore radio AM, la conversione della modulazione di frequenza in modulazione di ampiezza avviene al suo interno a causa dell'irregolarità della risposta in frequenza della parte pre-rivelatore del percorso di ricezione. È possibile osservare il segnale AM ​​sull'ultimo circuito IF del ricevitore utilizzando un oscilloscopio. Questa soluzione non è sempre accettabile, ma i semplici modulatori di ampiezza utilizzati nei progetti amatoriali di generatori di misura creano una forte modulazione di frequenza parassita anche sulle bande HF a bassa frequenza, il che rende quasi impossibile utilizzarli per lo scopo previsto. Quando si utilizza il dispositivo come generatore di frequenza di scansione, al connettore XS2 viene applicata una tensione a dente di sega.

L'oscillatore principale è collegato al follower di uscita sul transistor VT4 tramite il condensatore C12, la cui capacità estremamente piccola riduce l'influenza del carico sulla frequenza generata e una diminuzione dell'ampiezza della tensione di uscita a frequenze superiori a 30 MHz. Per eliminare parzialmente la diminuzione di ampiezza alle basse frequenze, il condensatore C12 viene bypassato dal circuito R11C14. Un semplice inseguitore di emettitore con un transistor bipolare ad alta impedenza di uscita si è rivelato la soluzione più adatta per un dispositivo a banda così larga. L'influenza del carico sulla frequenza è paragonabile a quella di un source follower su un transistor ad effetto di campo e la dipendenza dell'ampiezza dalla frequenza è molto inferiore. L'uso di stadi tampone aggiuntivi non ha fatto altro che peggiorare l'isolamento. Per garantire un buon isolamento nelle gamme DV-HF, il transistor VT4 deve avere un coefficiente di trasferimento di corrente elevato e, nelle gamme VHF, capacità interelettrodiche estremamente piccole.

L'uscita del ripetitore è collegata al terminale XT1.4, destinato principalmente al collegamento di un frequenzimetro, che porta ad una leggera diminuzione della tensione di uscita. La resistenza interna di questa uscita sulle gamme HF è di circa 120 Ohm, la tensione di uscita è superiore a 1 V. Un indicatore della presenza di tensione RF sull'uscita del ripetitore è implementato sui diodi VD2, VD3, transistor VT3 e LED HL1.

Dal motore del resistore variabile R18, che funge da regolatore di tensione di uscita, il segnale va al divisore R19R20, che, oltre all'ulteriore isolamento del generatore e del carico, fornisce un'impedenza di uscita dell'uscita coassiale (connettore XW1 ) sulle gamme HF, vicino a 50 Ohm. In VHF scende a 20 ohm.

Lo spostamento di frequenza quando si cambia la posizione del motore R18 dalla posizione superiore secondo lo schema a quella inferiore raggiunge 70...100 kHz ad una frequenza di 100 MHz senza carico e con un carico collegato di 50 Ohm - non di più superiore a 2 kHz (alla stessa frequenza).

Per misurare la tensione di uscita, il connettore XW1 è dotato di un rilevatore composto da resistori R15, R17, diodo VD4 e condensatore C17. Insieme a un voltmetro digitale esterno o un multimetro in modalità voltmetro collegato ai pin XT 1.3 (più) e XT1.1 (meno), forma un millivoltmetro del valore effettivo della tensione di uscita del generatore. Per ottenere una scala più lineare, una tensione di polarizzazione costante di 4 V viene applicata al diodo VD1, che è impostato con un resistore trimmer multigiro R17.

Il voltmetro esterno deve avere un limite di misurazione di 2 V. In questo caso, uno verrà costantemente visualizzato nella cifra di ordine superiore del suo indicatore e la tensione di uscita misurata in millivolt verrà visualizzata nelle cifre di ordine inferiore. La tensione minima misurata è di circa 20 mV. Al di sopra di 100 mV le letture saranno leggermente più alte. Con una tensione di 200 mV l'errore raggiunge il 20%.

Il generatore è alimentato da una sorgente di tensione continua stabilizzata da 7...15 V o da una batteria. Con un'alimentazione non stabilizzata, il segnale ad alta frequenza generato sarà inevitabilmente modulato ad una frequenza di 100 Hz.

L'installazione del generatore dovrebbe essere affrontata con molta attenzione, la stabilità dei suoi parametri dipende da questo. La maggior parte dei componenti sono installati su un circuito stampato in materiale isolante rivestito su entrambi i lati, mostrato in Fig. 2.

Riso. 2. Circuito stampato in materiale isolante sventato su entrambi i lati

Riso. 3. Posizione delle parti sulla scheda

La disposizione delle parti sulla scheda è mostrata in Fig. 3. Le aree della lamina del filo comune su entrambi i lati della scheda sono collegate tra loro tramite ponticelli saldati nei fori, che sono mostrati riempiti. Dopo l'installazione, gli elementi del ripetitore di uscita vengono coperti su entrambi i lati della scheda con schermi metallici, i cui contorni sono rappresentati con linee tratteggiate. Questi schermi devono essere collegati saldamente alla lamina del filo comune mediante saldatura attorno al perimetro. Nello schermo situato dal lato dei conduttori stampati, sopra la piazzola di contatto a cui è collegato l'emettitore del transistor VT4, è presente un foro attraverso il quale passa un perno di rame saldato a tale piazzola. Successivamente, ad esso viene saldato il nucleo centrale del cavo coassiale, che va al resistore variabile R18 e al condensatore C18. La treccia del cavo è collegata allo schermo del ripetitore.

Il generatore utilizza principalmente resistori e condensatori fissi per il montaggio superficiale di dimensione standard 0805. I resistori R19 e R20 sono MLT-0,125. Il condensatore C3 è ossido con bassa ESR, C7 è ossido di tantalio K53-19 o simile. Le induttanze L1-L10 sono induttanze standard, preferibilmente serie domestiche DPM, DP2. Rispetto a quelli importati hanno una deviazione dell'induttanza significativamente inferiore dal valore nominale e un fattore di qualità più elevato.

Se non si dispone di un'induttanza della potenza richiesta, è possibile realizzare autonomamente la bobina L10 avvolgendo otto spire di filo con un diametro di 0,08 mm attorno a un resistore MLT-0,125 con una resistenza di almeno 1 MOhm. Un pezzo di filo centrale rigido di un cavo coassiale lungo circa 11 mm viene utilizzato come induttanza L75.

I condensatori variabili a tre sezioni con riduttore sono estremamente comuni, ma se non ne è disponibile uno, è possibile utilizzarne uno a due sezioni. In questo caso, il corpo del condensatore è collegato al corpo del dispositivo e ciascuna sezione è collegata tramite un interruttore separato e una delle sezioni è collegata tramite un condensatore di allungamento. È molto più difficile controllare un dispositivo con un condensatore così variabile.

Interruttore SA1 - PM 11P2N; sono applicabili anche interruttori simili della serie PG3 o P2G3. Commuta SA2 - MT1. Il resistore variabile R18 è SP3-9b e non è consigliabile sostituirlo con un resistore variabile di altro tipo. Se non viene trovato un resistore variabile con il valore nominale indicato nel diagramma, è possibile sostituirlo con un valore nominale inferiore, ma allo stesso tempo è necessario aumentare la resistenza del resistore R16 in modo che la resistenza totale dei resistori collegati in parallelo i resistori R16 e R18 rimangono invariati. Resistore variabile R5 - qualsiasi tipo, R17 - trimmer multigiro importato 3296.

I diodi GD407A possono essere sostituiti con D311, D18 e il diodo 1 N4007 può essere sostituito con qualsiasi raddrizzatore. Invece della matrice varicap KVS111A, è consentito utilizzare KVS111B e invece di 3AR4UC10 - qualsiasi LED rosso.

L'oscillatore principale è insensibile ai tipi di transistor utilizzati. Il transistor ad effetto di campo KP303I può essere sostituito con KP303G-KP303Zh, KP307A-KP307Zh e con la regolazione del circuito stampato - con BF410B-BF410D, KP305Zh. Per i transistor con una corrente iniziale superiore a 7 mA, il resistore R7 non è richiesto. Il transistor bipolare KT3126A può essere sostituito da qualsiasi transistor a microonde con struttura pnp con capacità interelettrodiche minime. In sostituzione del transistor KT368AM possiamo consigliare l'SS9018I.

Il connettore XW1 è di tipo F. Qualsiasi cavo può essere facilmente inserito al suo interno e, se necessario, è sufficiente inserire un filo. Morsetto XT1 - WP4-7 per il collegamento di sistemi di altoparlanti. I connettori XS1 e XS2 sono jack mono standard per una spina da 3,5 mm di diametro.

Il generatore è assemblato in un alloggiamento da un alimentatore per computer. La sua installazione è mostrata nella fotografia Fig. 4. Rimuovere la griglia della ventola e coprire il lato del telaio in cui era posizionata con una piastra in lamiera d'acciaio con fori per connettori e controlli. Per fissare la piastra, utilizzare tutti i fori per viti disponibili nell'alloggiamento.

Riso. 4. Installazione del generatore

Montare la scheda su un supporto in ottone alto 30 mm, accanto all'interruttore SA1, con i conduttori stampati rivolti verso l'alto. Stagnare il punto di contatto tra il supporto e il corpo e posizionare sotto di esso un petalo di contatto, che è collegato allo schermo del ripetitore di uscita. Se possibile, evitare la formazione di grandi circuiti chiusi di flusso di corrente ad alta frequenza attraverso il filo comune, che porterebbero ad una diminuzione della tensione di uscita sulle bande VHF.

Posizionare il resistore variabile R18 in uno schermo metallico aggiuntivo, fissandolo sotto la flangia del resistore. Il montaggio dei resistori R19 e R20 è montato. Collegare il loro punto comune al connettore XW1 con un cavo coassiale. Montare gli elementi del rilevatore millivoltmetro su un piccolo circuito stampato, fissato direttamente al connettore XW1.

Installare il condensatore variabile C4 nell'alloggiamento tramite guarnizioni isolanti. Si consiglia di realizzare un prolungamento dielettrico dell'asse del condensatore, sul quale verrà posizionata la manopola di regolazione. Ma questo non è necessario, è anche consentito posizionarlo sull'asse del condensatore stesso. Collegare il condensatore variabile all'interruttore SA2 e alla scheda utilizzando un nucleo centrale rigido di un cavo coassiale. Installare il condensatore C5 e collegarlo all'alloggiamento accanto al condensatore C4.

Prima di installare l'interruttore SA1 nel dispositivo, montare su di esso gli induttori L1-L10 e il resistore R1. Gli assi delle bobine adiacenti devono essere tra loro perpendicolari, altrimenti la loro influenza reciproca non può essere evitata. Ciò è particolarmente vero per le gamme di bassa frequenza. È conveniente alternare le bobine con conduttori assiali e radiali. Collegare il filo comune alla galette SA1.1 con un cablaggio di dieci o più fili MGTF. Utilizzando un filo separato, collegare il resistore R1 e il contatto mobile del biscotto SA1.2 al filo comune.

Utilizzando una siringa con ago accorciato, applicare tutte le iscrizioni necessarie sul pannello frontale con vernice tsapon colorata. Installare il connettore di ingresso della rampa XS2 sul pannello posteriore per evitare collegamenti accidentali ad esso. Portare lì anche il cavo di alimentazione. È duplicato dai contatti XT1.1 (meno) e XT1.2 (più), dai quali è possibile alimentare altri strumenti di misura o un dispositivo personalizzato. Copri tutti i fori in eccesso nella custodia con piastre di acciaio saldate ad essa.

Una volta assemblato secondo le raccomandazioni, il dispositivo dovrebbe funzionare immediatamente. Dovrebbe essere misurata la tensione CC sull'emettitore del transistor VT4. Quando il motore del resistore variabile R18 si trova nella posizione superiore (secondo lo schema), non deve essere inferiore a 2 V, altrimenti è necessario ridurre la resistenza del resistore R13. Successivamente, è necessario controllare il funzionamento del generatore su tutte le gamme. In VHF, con una grande capacità introdotta del condensatore variabile (se è acceso), le oscillazioni falliscono, come si vede dalla diminuzione della luminosità del LED HL1.

Se il resistore variabile R5 è acceso, come mostrato nel diagramma, la larghezza di banda di sintonizzazione sulle bande VHF non supererà i 15 MHz e potrebbe essere necessario adattare queste gamme all'interno delle gamme di trasmissione. Prima di tutto, fatelo nella gamma VHF1 (65,9...74 MHz) utilizzando il condensatore di trimming C9 con l'interruttore SA2 aperto. Successivamente, spostare l'interruttore SA1 sulla posizione VHF2 e, modificando la lunghezza del pezzo di filo che funge da induttanza L11, ottenere la sovrapposizione della gamma di trasmissione 87,5...108 MHz. Se è necessario aumentare notevolmente la frequenza, è possibile sostituire un pezzo di filo con una striscia di lamina di rame o un cavo coassiale intrecciato appiattito. I limiti di regolazione della frequenza di un varicap possono essere notevolmente aumentati se il resistore variabile R5 viene alimentato con tensione dall'ingresso, e non dall'uscita, dello stabilizzatore integrato DA1. Ma ciò porterà a un notevole deterioramento della stabilità della frequenza.

La regolazione del rilevatore millivoltmetro consiste nell'impostare il resistore trimmer R17 su una tensione di 1010 mV sul multimetro collegato all'uscita del rilevatore con tensione di uscita zero del generatore (il cursore del resistore variabile R18 si trova nella posizione inferiore nel diagramma ). Successivamente, utilizzando un resistore variabile per aumentare l'oscillazione della tensione di uscita a 280 mV (monitorata con un oscilloscopio), regolare R17 in modo che il multimetro indichi 1100 mV. Ciò corrisponde ad una tensione di uscita effettiva di 100 mV. Va tenuto presente che con questo millivoltmetro non è possibile misurare una tensione RF inferiore a 20 mV (zona morta) e con una tensione superiore a 100 mV le sue letture saranno notevolmente sovrastimate.

Si consiglia di accendere il generatore un'ora prima di iniziare le misurazioni. Dopo averlo riscaldato, la stabilità della frequenza a lungo termine aumenterà in modo significativo.

Il file PCB in formato Sprint Layout 6.0 può essere scaricato da ftp://ftp.radio.ru/pub/2016/01/gener.zip.

Letteratura

1. Generatore di segnali ad alta frequenza GRG-450B. - URL: printip.ru/cgi/download/instr/GW_instek/generatori_gw/grg-450b.pdf.
2. Onde corte GIR (Estero). - Radio, 2006, n. 11, pag. 72, 73.

Autore: G. Bondarenko

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