Меню

Самодельные высокочастотные генераторы укв диапазонов



ПРИБОР ДЛЯ НАЛАЖИВАНИЯ УКВ ЧМ ПРИЕМНИКОВ

Структурная схема прибора для налаживания УКВ ЧМ приемников приведена на рис. 1. Прибор состоит из пяти генераторов (i-5), амплитудного модулятора 6, выходного аттенюатора 7 и высокочастотного милливольтметра 8. Высокочастотный генератор 1 перекрывает участок 65… 108 МГц и предназначен для проверки радиочастотного тракта приемника Высокочастотный генератор 2 вырабатывает сигналы на фиксированных частотах 10,7; 6,5 или 5,5 МГц. С его помощью налаживают тракт промежуточной частоты. Высокочастотный генератор 5 представляет собой кварцевый калибратор. Его используют для окончательной градуировки шкапы приемника. Генераторы 1 и 2 можно модулировать как по частоте, так и по амплитуде. Поскольку частотная модуляция осуществляется непосредственно в генерато-

pax, а кпя амплитудной модуляции имеется отдельное устройство, прибор позволяет использовать оба вида модуляции одновременно. Модулирующий сигнал подают либо от встроенных генераторов звуковых частот 3 и 4 (их рабочие частоты соответственно 400 Гц и 2 кГц), либо от внешнего источника через разъем XI. На него, в частности, можно подать пилообразное напряжение от генератора развертки осциллографа, что позволяет наблюдать амплитудно-частотные характеристики трактов ради промежуточной частоты. Внешний источник модулирующего сигнала должен обеспечивать напряжение 1 В на нагрузке 10 кОм. При этом глубина модуляции AM сигнала будет 80%, а девиация ЧМ сигнала не менее 250 кГц на самой низкой рабочей частоте (5,5 МГц).

Выходное напряжение генераторов можно регулировать плавно (переменным резистором R3) и скачками по 20 дБ (аттенюатором 7) в пределах от 10 мкВ до 100 мВ. Оно контролируется высокочастотным милливольтметром (8) с верхним пределом измерения 100 мВ. Его основная погрешность не превышает 5 %. Выходное сопротивление генератора 75 Ом. Налаживаемую аппаратуру подключают к разъему Х2.

Кварцевый калибратор 5 обеспечивает сетку частот от 1 до 108 МГц при амплитуде сигнала не менее 10 мкВ на нагрузке 75 Ом. Этот генератор имеет отдельный выход на разъем ХЗ.

Выбор источника модулирующего сигнала осуществляют переключателем S1, а выбор ВЧ генератора (1 или 2) – переключателем S2. Здесь следует заметить, что именно применение двух независимых генераторов’позволило получить относительно высокую стабильность частоты – 0,1 % после 20 мин прогрева. Это позволило отказаться от ВЧ переключателя диапазонов, хотя и несколько увеличило число используемых в приборе элементов. Достать такой переключатель требуемого качества (например, карусельного типа) трудно, а изготовить его в любительских условиях практически невозможно.

Для питания прибора необходимы два источника стабилизированного напряжения (+12 и+5 В).

Два высокочастотных генератора собраны по схеме [1] с электронной связью (рис. 2). К ее достоинствам относятся устойчивая работа в широком диапазоне отношений L/C, отсутствие отвода у катушки и возможность подключить к общему проводу как один из ее выводов, так и один из выводов переменного конденсатора.

Еще одно достоинство этого генератора — относительно высокое постоянство амплитуды выходного сигнала при различных воздействиях.

Это обусловлено ограничением ВЧ напряжения на переходах база-коллектор транзисторов генератора. Если эти транзисторы кремниевые, то оно будет примерно 800 мВ. Для уменьшения амплитуды гармонических составляющих в выходном сигнале генератора между ним и нагрузкой необходимо вводить развязывающие каскады (например, повторители). Недостатком генератора, выполненного по схеме рис. 2, является заметное влияние напряжения источника питания на частоту генерируемого сигнала особенно при работе на УКВ, когда общая емкость колебательного контура обычно составляет несколько десятков пикофарад. Иными словами, он требует применения хорошо стабилизированного источника питания.

Принципиальная схема генератора высокой частоты, перекрывающего участок 65. ..108 МГц, приведена на рис. 3. Собственно генератор собран на транзисторах

VI и V2. Для получения требуемого перекрытия по частоте максимальная емкость конденсатора переменной емкости (С4) должна быть около 50 пф. Для частотной модуляции генератора в его колебательный контур через разделительный конденсатор небольшой емкости СЗ включен варикап V4. Рабочую точку этого варикапа (начальное смещение на р-п переходе) задает делитель на резисторах R2 и R3. Элементы С1 и R1 – фильтр низших частот в цепи управления варикапом. Развязывающий каскад – истоковый повторитель на транзисторе V3. .Высокое полное входное сопротивление полевого транзистора позволяет подключить его непосредственно к колебательному контуру генератора.

Режим работы генератора устанавливают подбором резистора R4 (исходное значение 1,5 кОм). Критерием является устойчивая работа генератора во всем диапазоне частот и минимальные (не более 10 %) изменения амплитуды ВЧ напряжения На выходе Генератора при его перестройке в рабочей полосе частот.

Принципиальная схема генератора сигналов промежуточной частоты приведена на рис. 4. Она очень близка к предыдущей и отличается в основном лишь тем, что в развязывающем каскаде применен не истоковый, а эмиттерный повторитель с гальванической связью с генератором. Рабочую частоту выбирают переключателем 57. При переходе с одной рабочей частоты на другую выходное ВЧ напряжение должно изменяться незначительно. Этого добиваются подбором резистора R4 (исходное значение 1,5 кОм).

Оба генератора звуковых частот собраны по одной и той же схеме (рис. 5) и различаются лишь номиналами конденсаторов фазосдвигающей цепи R1—R3, С1—СЗ. Для частоты 1 кГц они должны иметь емкость 6800 пФ, а для частоты 400 Гц — 0,015 мкФ. Достоинство данной схемы генератора состоит в том, что для его устойчивого самовозбуждения нет необходимости тщательно подбирать частотозадающие элементы. Минимальных искажений выходного сигнала (при амплитуде примерно в 1,5 В) добиваются подбором резистора R6.

Для контроля работы ограничителей в тракте промежуточной частоты УКВ ЧМ приемника необходимо модулировать исходный сигнал не только по частоте, но и по амплитуде. Принципиальная схема AM модулятора приведена на рис. 6. В данном случае никаких особых требований к линейности модулятора не предъявляется, поскольку проверяемый с его помощью параметр (подавление паразитной AM модуляции ЧМ сигнала) не должен зависеть от формы модулирующего напряжения. Это позволило ограничиться простыми схемными решениями и промодупировать разделительную ступень (она выполнена на тразисторе VI) изменением напряжения на коллекторе. Каскад на транзисторе V2 обеспечивает усиление модулирующего сигнала до требуемого уровня. Коллекторы обоих транзисторов по высокой частоте соединены с общим проводом через конденсатор С4. Его номинал следует выбрать таким, чтобы этот конденсатор вместе с модуляционным дросселем L1 не образовывал колебательный контур, резонирующий в диапазоне звуковых частот.

Рабочую точку разделительной ступени устанавливают подбором резистора R2 (исходное значение 20 кОм) по минимальным искажениям ВЧ выходного сигнала. Эту операцию можно провести на частоте примерно 5 МГц, наблюдая форму сигнала на экране осциллографа. Большинство доступных радиолюбителям осциллографов позволяют сделать это, поскольку имеют обычно полосу пропускания канала вертикального отклонения луча не менее 5 МГц. Рабочую точку модулирующего каскада устанавливают подбором резистора R5, добиваясь симметричной модуляции ВЧ сигнала (опять же по осциллограммам). Может оказаться целесообразным подобрать и резистор R4 таким, чтобы при входном напряжении звуковой частоты около 1 В коэффициент модуляции был примерно 80 %. Напряжение питания этого узла некритично и может быть любым в пределах от 5 до 12 В.

Декадный аттенюатор выходного высокочастотного сигнала собран из П-обраых звеньев [2]. Характеристическое сопротивление делителя 75 Ом. Его схема приведена на рис. 7. Каждое звено обеспечивает ослабление сигнала на 20 дБ (т. е. в 10 раз). Все четыре звена идентичны друг другу и включаются кнопками с независимой фиксацией. Это позволяет нажатием на соответствующие кнопки установить затухание 0, 20, 40, 60 или 80 дБ. Желательно, чтобы резисторы аттенюатора имели бы сопротивления, отличающиеся от указанных на схеме не более чем на ±2 %. Их можно подобрать из имеющихся в распоряжении радиолюбителя безындукционных

резисторов, измеряя их сопротивление цифровым омметром или на прецизионном мосте. Точную „подгонку” сопротивлений при необходимости осуществляют, стирая твердой резинкой или микронной шкуркой слой у резистора, имеющего сопротивление несколько меньше требуемого. После завершения этой операции обработанную поверхность резистора необходимо покрыть защитным слоем лака.

В кварцевом калибраторе (рис. 8) применено стандартное схемное решение [3]. Точное значение генерируемой частоты устанавливают подстроечным конденсатором С1. Собственно генератор собран на транзисторе VI, а на транзисторах V2 и V3 выполнен формирователь импульсов, в котором для увеличения крутизны их фронта и спада введена положительная обратная связь через конденсатор С4. Его подбирают при налаживании прибора. Если емкость этого конденсатора выбрать достаточно большой, то формирователь начнет выполнять функции регенеративного делителя частоты (на два, три и т. д.).

Точную установку частоты кварцевого калибратора осуществляют либо по цифровому частотомеру, либо по сравнению сигнала калибратора с образцовыми частотами, передаваемыми специальными радиостанциями (в СССР это радиостанции Государственной службы времени и частоты). Заметим, что формирователь в режиме деления частоты на два (когда выходной сигнал будет кратен 0,5 МГц) позволяет поверять калибратор по сигналам станции, работающей на частоте 2,5 МГц.

Напряжение на входе декадного аттенюатора измеряют ВЧ милливольтметром, схема которого показана на рис. 9. Он образован милливольтметром постоянного тока на транзисторах VI.1 и VI.2 и выпрямителем высокочастотного напряжения на диоде V2. Применение интегральной сборки транзисторов позволяет свести к минимуму разбаланс усилителя постоянного тока милливольтметра из-за изменения окружающей температуры. В качестве V2 целесообразно использовать кремниевый диод, предназначенный для смешения сигналов или их детектирования в диапазоне дециметровых волн. Можно здесь применить и некоторые из импульсных диодов, предназначенных для коммутаторов с высоким быстродействием. Температурную компенсацию режима работы диода V2 обеспечивает кремниевый диод V3, смещенный в прямом направлении.

Рабочую точку диода выпрямителя V2 устанавливают подстроечным резистором R9 по максимальной его чувствительности. Балансировку милливольтметра (в отсутствие ВЧ напряжения на входе) производят подстроечным резистором R 7. И, наконец, калибруют прибор, используя подстроечный резистор R8.

Шкала милливольтметра нелинейна и ее изготавливают индивидуально для каждого экземпляра прибора.

Заметим, что в этом узле вместо интегральной пары транзисторов можно использовать и отдельные транзисторы.

Все узлы (модули) прибора для налаживания УКВ ЧМ приемников выполнены на печатных платах. Расположение печатных проводников и размещение деталей на этих платах показано на рис. 10-16 (рис. 10 – ВЧ генератор на диапазон 65 – 108 МГц, рис.. 11 – ВЧ генератор для проверки-трактов ПЧ приемников, рис. 12 – генераторы звуковой частоты, рис. 13 – амплитудный модулятор ВЧ сигнала, рис. 14 – декадный аттенюатор выходного напряжения, рис. 15 – кварцевый калибратор, рис. 16 – высокочастотный милливольтметр). Плат (рис. 12) следует изготовить две (одну для генератора на частоту 400 Гц, другую – для генератора на частоту 1 кГц). Платы ВЧ генераторов помещают в экраны. Особенно тщательной экранировки требует выходной делитель напряжения: если она будет недостаточной, то

возможно прохождение сигнала на выход прибора, минуя этот делитель. В этом случае нельзя будет устанавливать малые уровни выходного напряжения с требуемой точностью. Высокочастотные узлы следует соединять между собой коаксиальным кабелем.

Конструкция прибора может быть достаточно произвольной. Следует лишь обратить особое внимание на конструкцию конденсатора переменной емкости и его крепление. От этого во многом будет зависеть стабильность частоты соответствующего генератора.

Примечание. Характерной особенностью ВЧ генераторов, использованных в приборе для налаживания УКВ ЧМ приемников, является то, что транзисторы периодически входят в насыщение. Подобный режим, как известно, заметно ухудшает их частотные характеристики. Устойчивую работу генератора удается обеспечить лишь в том случае, если примененные в нем транзисторы имеют граничную частоту генерации заметно выше, чем рабочая частота генератора. Вот почему в генераторе на диапазон 65… 108 МГц следует использовать транзисторы малой мощности диапазона СВЧ (серий КТ337, КТ347, КТ363), а для генератора, предназначенного для проверки тракта ПЧ приемников, подойдут обычные высокочастотные транзисторы (серий КТ312, КТ315, КТ3102 и т. д.). Во всех остальных узлах можно применить транзисторы серии КТ315, причем для генераторов звуковых частот статический коэффициент передачи тока у них должен быть не менее 80. Полевой транзистор в генераторе на диапазон 63…103 МГц – КПЗОЗЕ. В ВЧ милливольтметре можно применить транзисторные сборки К1НТ251 или К1НТ661А (причем один из транзисторов сборки с успехом выполнит роль термостабилизирующего диода), или, как уже отмечалось, подобрать пару транзисторов из серий КТ312, КТ315 и т. д. (по статическим коэффициентам передачи тока при фиксированном значении тока коллектора и по напряжению база-эмиттер при фиксированном значении тока базы).

Читайте также:  Генератор для скутера сколько ватт

Варикапы KB109G в обоих генераторах можно заменить на отечественные варикапы серий Д901 или КВ102, выпрямительный диод в высокочастотном милливольтметре – на КД407А, КД503Б, КД512А, а термокомпенсирующий диод – на любой кремниевый ВЧ или импульсный диод (КД503, КД521 и т. д.).

Прибор (см. рис. 1) целесообразно дополнить выключателем, который позволял бы выключать амплитудную модуляцию при любом положении переключателя 57. Его можно ввести между подвижным контактом секции 57.5 и узлом б. Кроме того, следует учесть, что источник внешнего модулирующего напряжения не должен иметь постоянной составляющей (она изменит режимы варикапов по постоянному току) и он должен иметь гальваническую связь с общим проводом. Избежать всех этих сложностей позволит обыкновенная разделительная 7?С-цепь, состоящая из конденсатора емкостью 1 мкФ и резистора сопротивлением 10…15 кОм. Как ее подключить, показано на рис. 1 в левом нижнем углу.

1. Peltz G. Zweipolige Oscillatoischaltungen fur Parallel und Serienresonanz. – Funk- schau, 1971, №15.

2. Soupal Z. Delic vf signalu do 90 dB. – Amat^rske radio (A), 1976, № 11.

3. Vachula V., Kristan L. Oscilatory a generatory. – Praha: SNTL, 1974.

Источник: Конструкции советских и чехословацких радиолюбителей: Сб. статей. – Кн. 3. – М.: Радио и связь, 1987. — 144 с.: ил. – (Массовая радиобиблиотека; Вып. 1113)

Источник

Схемы генераторов высокой частоты. Самодельный высокочастотный генератор УКВ диапазонов

В предлагаемой книге рассматриваются особенности схемотехнических решений, применяемых при создании миниатюрных транзисторных радиопередающих устройств. В соответствующих главах приводится информация о принципах действия и особенностях функционирования отдельных узлов и каскадов, принципиальные схемы, а также другие сведения, необходимые при самостоятельном конструировании простых радиопередатчиков и радиомикрофонов. Отдельная глава посвящена рассмотрению практических конструкций транзисторных микропередатчиков для систем связи малого радиуса действия.

Книга предназначена для начинающих радиолюбителей, интересующихся особенностями схемотехнических решений узлов и каскадов миниатюрных транзисторных радиопередающих устройств.

В рассмотренных ранее схемотехнических решениях LC-генераторов в качестве активного элемента использовался биполярный транзистор. Однако при разработке миниатюрных радиопередатчиков и радиомикрофонов широко применяются схемы активных элементов, выполненных на полевых транзисторах. Главное достоинство полевых транзисторов, часто называемых канальными или униполярными, заключается в высоком входном сопротивлении, соизмеримом с входным сопротивлением электронных ламп. Особую группу составляют полевые транзисторы с изолированным затвором.

По переменному току полевой транзистор активного элемента высокочастотного генератора может быть включен с общим истоком, с общим затвором или с общим стоком. При разработке микропередатчиков чаще используются схемотехнические решения, в которых полевой транзистор по переменному току включен по схеме с общим стоком. Такая схема включения полевого транзистора аналогична схеме включения с общим коллектором для биполярного транзистора. В активном элементе, выполненном на полевом транзисторе, включенном по схеме с общим стоком, нагрузка подключена в цепь истока транзистора, а выходное напряжение снимается с истока по отношению к шине корпуса.

Коэффициент усиления по напряжению такого каскада, часто называемого истоковым повторителем, близок к единице, то есть выходное напряжение практически равно входному. При этом фазовый сдвиг между входным и выходным сигналами отсутствует. Истоковые повторители отличает сравнительно небольшое входное сопротивление при повышенном входном сопротивлении. Помимо этого для таких каскадов характерна малая входная емкость, что приводит к увеличению входного сопротивления на высоких частотах.

Одним из критериев классификации LC-генераторов на полевых транзисторах, как и генераторов на биполярных транзисторах, является схемотехническое решение цепи положительной обратной связи. В зависимости от примененной схемы цепи ПОС такие генераторы делятся на генераторы с индуктивной связью, с емкостной связью и трехточечные генераторы (так называемые трехточки). В генераторах с индуктивной связью цепь положительной обратной связи между входным и выходным электродами транзистора образована индуктивной связью, а в генераторах с емкостной связью – емкостной. В трехточечных ВЧ-генераторах, которые в свою очередь делятся на индуктивные и емкостные трехточки, резонансный контур подключен к активному элементу в трех точках.

Следует признать, что при разработке высокочастотных генераторов для миниатюрных радиопередающих устройств особой популярностью пользуются схемотехнические решения с полевыми транзисторами, основанные на применении индуктивной трехточки (схема Хартли). Дело в том, что на высоких частотах комплексное входное сопротивление полевого транзистора велико. Поэтому транзистор практически не шунтирует резонансный контур, то есть не оказывает никакого влияния на его параметры. Принципиальная схема одного из вариантов высокочастотного LC-генератора, выполненного по схеме Хартли на полевом транзисторе, включенном по переменному току по схеме с общим стоком, приведена на рис. 3.10.

Рис. 3.10. Принципиальная схема LC-генератора на полевом транзисторе по схеме Хартли

В рассматриваемой схеме активный элемент LC-генератора выполнен на полевом транзисторе VT1, который по переменному току включен по схеме истокового повторителя, то есть с общим стоком. Электрод стока транзистора замкнут на шину корпуса через конденсатор С2. Резонансный контур образован включенными параллельно подстроечным конденсатором С1 и катушкой индуктивности L1, от параметров которых зависит частота генерируемых колебаний. Этот контур подключен в цепь затвора полевого транзистора VT1.

Возникшие в резонансном контуре колебания подаются на затвор транзистора VT1. При положительной полуволне входного сигнала на затвор поступает соответственно положительное напряжение, в результате чего возрастает проводимость канала, а ток стока растет. При отрицательной полуволне колебания на затвор поступает соответственно отрицательное напряжение, в результате чего проводимость канала снижается, а ток стока уменьшается. Снимаемое с электрода истока транзистора VT1 напряжение подается в резонансный контур, а именно на вывод катушки L1, которая по отношению к истоку транзистора включена по схеме повышающего автотрансформатора. Такое включение позволяет увеличить коэффициент передачи цепи положительной обратной связи до необходимого уровня, то есть обеспечивает соблюдение условия баланса амплитуд. Выполнение условия баланса фаз обеспечивается включением транзистора VT1 по схеме с общим стоком.

Соблюдение условий баланса амплитуд и баланса фаз приводит к возникновению устойчивых колебаний на частоте резонанса колебательного контура. При этом частота генерируемого сигнала может изменяться с помощью подстроечного конденсатора С1 колебательного контура. Выходной сигнал, формируемый генератором, снимается с электрода истока полевого транзистора VT1.

При конструировании высокочастотных генераторов для микропередатчиков нередко используются схемотехнические решения с полевыми транзисторами, основанные на применении емкостной трехточки (схема Колпитца). Принципиальная схема одного из вариантов высокочастотного LC-генератора, выполненного по схеме Колпитца на полевом транзисторе, включенном по переменному току по схеме с общим стоком, приведена на рис. 3.11.

Рис. 3.11. Принципиальная схема LC-генератора на полевом транзисторе по схеме Колпитца

Активный элемент данного LC-генератора выполнен на полевом транзисторе VT1, который по переменному току включен по схеме с общим стоком. При этом электрод стока транзистора замкнут на шину корпуса через конденсатор С5. Параллельный резонансный контур образован катушкой индуктивности L1 и конденсаторами С1 – С4, от параметров которых зависит частота генерируемых колебаний. Этот контур включен в цепь затвора полевого транзистора.

Возникшие в резонансном контуре колебания подаются на затвор транзистора VT1. Снимаемое с электрода истока транзистора VT1 напряжение через цепь обратной связи подается в резонансный контур, а именно в точку соединения конденсаторов С3 и С4, образующих емкостной делитель. Выбор соответствующих величин емкостей конденсаторов С3 и С4, а также необходимого соотношения этих величин позволяет подобрать такой уровень коэффициента передачи цепи положительной обратной связи, при котором обеспечивается соблюдение условия баланса амплитуд. Выполнение условия баланса фаз обеспечивается включением транзистора VT1 по схеме с общим стоком.

Соблюдение условий баланса амплитуд и баланса фаз обеспечивает возникновение устойчивых колебаний на частоте резонанса колебательного контура. При этом частота генерируемого сигнала может изменяться с помощью конденсатора С2 (грубая настройка) и конденсатора С1 (точная настройка). Выходной сигнал частотой около 5 МГц, формируемый генератором, снимается с электрода истока полевого транзистора VT1.

Высокочастотные генераторы служат для образования колебаний электрического тока в интервале частот от нескольких десятков килогерц до сотен мегагерц. Такие устройства создают с применением контуров колебаний LС или резонаторов на кварцах, которые являются элементами задания частоты. Схемы работы остаются такими же. В некоторых цепях контуры гармонических колебаний заменяются .

Генератор ВЧ

Устройство для остановки электросчетчика энергии служит для питания электроприборов бытового назначения. Его выходное напряжение 220 вольт, потребляемая мощность 1 киловатт. Если в приборе применить составляющие элементы с характеристиками мощнее, то от него можно запитывать более мощные устройства.

Такой прибор включается в розетку бытовой сети, от него идет питание на нагрузку потребителей. Схема электрических проводов не подвергается каким-либо изменениям. Систему заземления подключать нет необходимости. Счетчик при этом работает, но учитывает примерно 25% энергии сети.

Действие устройства остановки в подключении нагрузки не к питанию сети, а к конденсатору. Заряд этого конденсатора совпадает с синусоидой напряжения сети. Заряд происходит высокочастотными импульсами. Ток, который расходуется потребителями из сети, состоит из высокочастотных импульсов.

Счетчики (электронные) имеют преобразователь, который не чувствителен к высоким частотам. Поэтому, расход энергии импульсного вида счетчик учитывает с отрицательной погрешностью.

Схема прибора

Главные составляющие элементы прибора: выпрямитель, емкость, транзистор. Конденсатор подключен по последовательной цепи с выпрямителем, когда выпрямитель производит работу на транзистор, заряжается в данный момент времени до размера напряжения линии питания.

Зарядка осуществляется частотными импульсами 2 кГц. На нагрузке и емкости напряжение близко к синусу на 220 вольт. Для ограничения тока транзистор в период заряда емкости, предназначен резистор, подключенный с каскадом ключа по последовательной схеме.

Генератор выполнен на логических элементах. Он образует импульсы 2 кГц с амплитудой на 5 вольт. Сигнальная частота генератора определена свойствами элементов С2-R7. Такие свойства могут использоваться для настройки максимальной погрешности учета расхода энергии. Создатель импульсов выполнен на транзисторах Т2 и Т3. Он предназначен для управления ключом Т1. Создатель импульсов рассчитан так, что транзистор Т1 начинает насыщаться в открытом виде. Поэтому на нем расходуется небольшая мощность. Транзистор Т1 тоже закрывается.

Выпрямитель, трансформатор и остальные элементы создают блок питания низкой стороны схемы. Такой блок питания работает на 36 В для микросхемы генератора.

Сначала делают проверку блока питания отдельно от схемы с низким напряжением. Блок должен создавать ток выше 2-х ампер и напряжение 36 вольт, 5 вольт для генератора с малой мощностью. Далее делают наладку генератора. Для этого отключают силовую часть. От генератора должны идти импульсы размером 5 вольт, частотой 2 килогерца. Для настройки выбирают конденсаторы С2 и С3.

Читайте также:  Замена подшипника генератора калина 16 клапанов с кондиционером

Создатель импульсов при проверке должен выдавать импульсный ток на транзисторе около 2 ампер, иначе транзистор выйдет из строя. Для проверки такого состояния включают шунт, при выключенной силовой схеме. Напряжение импульсов на шунте измеряют осциллографом на работающем генераторе. Основываясь на расчете, вычисляют значение тока.

Далее, проверяют силовую часть. Восстанавливают все цепи по схеме. Конденсатор отключают, вместо нагрузки применяют лампу. При подключении прибора напряжение при нормальной работоспособности прибора должно равняться 120 вольт. На осциллографе видно напряжение нагрузки импульсами с частотой, определенной генератором. Импульсы модулируются синусом напряжения сети. На сопротивлении R6 – импульсами выпрямленного напряжения.

При исправности устройства включают емкость С1, в результате напряжение повышается. При дальнейшем повышении размера емкости С1 доходит до 220 вольт. Во время этого процесса нужно контролировать температуру транзистора Т1. При сильном нагревании на небольшой нагрузке возникает опасность, что он не вошел в режим насыщения или не осуществилось полное закрытие. Тогда нужно сделать настройку создания импульсов. На практике такого нагрева не наблюдается.

В итоге, подключается нагрузка по номиналу, определяется емкость С1 такого значения, чтобы создать для нагрузки напряжение 220 вольт. Емкость С1 выбирают осторожно, с небольших значений, потому что повышение емкости резко повышает ток транзистора Т1. Амплитуду токовых импульсов определяют, если подключить осциллограф к резистору R6 по параллельной схеме. Импульсный ток не поднимется выше допускаемого для определенного транзистора. Если нужно, то ток ограничивают путем повышения значения сопротивления резистора R6. Оптимальным решением будет выбрать наименьший размер емкости конденсатора С1.

При данных радиодеталях прибор рассчитан на потребление 1 киловатта. Чтобы повысить мощность потребления, нужно применить более мощные силовые элементы ключа на транзисторе и выпрямителя.

При выключенных потребителях устройство расходует немалую мощность, учитываемую счетчиком. Поэтому лучше выключать этот прибор при отключенной нагрузки.

Принцип работы и конструкция полупроводникового генератора ВЧ

Генераторы высокой частоты выполнены на широко применяемой схеме. Различия генераторов заключаются в цепочке RС эмиттера, которая задает транзистору режим по току. Для образования обратной связи в цепи генератора от индуктивной катушки создают вывод клеммы. Генераторы ВЧ работают нестабильно на из-за влияния транзистора на колебания. Свойства транзистора могут измениться при колебаниях температуры и разности потенциалов. Поэтому образующаяся частота не остается постоянной величиной, а «плавает».

Чтобы транзистор не влиял на частоту, нужно уменьшить связь контура колебаний с транзистором до минимальной. Для этого нужно снизить размеры емкостей. На частоту оказывает влияние изменение нагрузочного сопротивления. Поэтому нужно между нагрузкой и генератором включить повторитель. Для подключения напряжения к генератору применяют постоянные блоки питания с небольшими импульсами напряжения.

Генераторы, сделанные по схеме, изображенной выше, имеют максимальные характеристики, собраны на . Во многих схемах генераторов ВЧ сигнал выхода снимается с контура колебаний через небольшой конденсатор, а также с электродов транзистора. Здесь нужно учесть, что вспомогательная нагрузка контура колебаний изменяет его свойства и частоту работы. Часто это свойство применяют для замера разных физических величин, для проверки технологических параметров.

На этой схеме показан измененный генератор высокой частоты. Значение обратной связи и лучшие условия возбуждения выбирают при помощи элементов емкости.

Из всего количества схем генераторов выделяются варианты с ударным возбуждением. Они действуют за счет возбуждения контура колебаний сильным импульсом. В итоге электронного удара в контуре образуются затухающие колебания по синусоидальной амплитуде. Такое затухание происходит из-за потерь в контуре гармонических колебаний. Скорость таких колебаний вычисляется по добротности контура.

Сигнал ВЧ на выходе будет стабильным в том случае, если импульсы будут иметь высокую частоту. Такой вид генераторов самый старый из всех рассматриваемых.

Ламповый генератор ВЧ

Чтобы получить плазму с определенными параметрами, необходимо подвести необходимую величину к разряду мощности. Для эмиттеров на плазме, работа которых основана на разряде высокой частоты, применяется схема подведения мощности. Схема изображена на рисунке.

На лампах преобразовывает энергию электрического постоянного тока в переменный ток. Главным элементом работы генератора стала электронная лампа. В нашей схеме это тетроды ГУ-92А. Это устройство представляет собой электронную лампу на четырех электродах: анод, экранирующая сетка, управляющая сетка, катод.

Сетка управления, на которую поступает сигнал высокой частоты малой амплитуды, закрывает часть электронов, когда сигнал характеризуется отрицательной амплитудой, и повышает ток на аноде, при положительном сигнале. Экранирующая сетка создает фокус электронного потока, увеличивает усиление лампы, снижает емкость прохода между сеткой управления и анодом в сравнении с 3-электродной системой в сотни раз. Это уменьшает выходные искажения частот на лампе при действии на высоких частотах.

Генератор состоит из цепей:

  1. Цепь накала с питанием низкого напряжения.
  2. Цепь возбуждения и питания сетки управления.
  3. Цепь питания сетки экрана.
  4. Анодная цепь.

Между антенной и выходом генератора находится ВЧ трансформатор. Он предназначен для отдачи мощности на эмиттер от генератора. Нагрузка контура антенны не равна величине отбираемой наибольшей мощности от генератора. Эффективность передачи мощности от каскада выхода усилителя к антенне может быть достигнута при согласовании. Элементом согласования выступает емкостный делитель в цепи контура анода.

Элементом согласования может работать трансформатор. Его наличие необходимо в разных согласующих схемах, потому что без трансформатора не осуществится высоковольтная развязка.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на , буду рад если вы найдете на моем еще что-нибудь полезное.

Итак, самый главный блок любого передатчика – это генератор. От того, насколько стабильно и точно работает генератор, зависит, сможет ли кто-то поймать переданный сигнал и нормально его принимать. В интернете валяется просто уйма различных схем жучков, в которых используются различные генераторы. Сейчас мы немного классифицируем все это.

Номиналы деталей всех приведенных схем рассчитаны с учетом того, что рабочая частота схемы составляет 60…110 МГц (то есть, перекрывает наш любимый УКВ-диапазон).

Транзистор включен по схеме с общей базой. Резисторный делитель напряжения R1- R2 создает на базе смещение рабочей точки. Конденсатор C3 шунтирует R2 по высокой частоте.

R3 включен в эмиттерную цепь для ограничения тока протекающего через транзистор.

Конденсатор C1 и катушка L1 образуют частотозадающий колебательный контур.

Кондер C2 обеспечивает положительную обратную связь (ПОС), необходимую для генерации.

Упрощенно схему можно представить так:

Вместо транзистора мы ставим некий «элемент с отрицательным сопротивлением». По сути – усилительный элемент. То есть, ток на его выходе больше, чем ток на входе (так вот хитро).

К входу этого элемента подключен колебательный контур. С выхода элемента на этот же колебательный контур подана обратная связь (через кондер C2). Таким образом, когда на входе элемента ток увеличивается (происходит перезарядка контурного конденсатора), увеличивается ток и на выходе. Через обратную связь, он подается обратно на колебательный контур – происходит «подпитка». В результате, в контуре устаканиваются незатухающие колебания.

Все оказалось проще пареной репы (как всегда).

В безбрежном инете можно еще встретить такую реализацию этого же генератора:

Схема называется «емкостная трехточка». Принцип работы – тот же.

Во всех этих схемах сгенерированный сигнал можно снимать либо непосредственно с коллектора VT 1, либо использовать для этого катушку связи, связанную с контурной катушкой.

Эту схему выбираю я, и советую вам.

R1 – ограничивает ток генератора
R2 – задает смещение базы
C1, L1 – колебательный контур
C2 – конденсатор ПОС

Катушка L1 имеет отвод, к которому подключен эмиттер транзистора. Этот отвод должен быть расположен не ровно посередине, а ближе к «холодному» концу катушки (то есть тому, который соединен с проводом питания). Кроме того, можно вообще не делать отвод, а намотать дополнительную катушку, то есть – сделать трансформатор:

Эти схемы идентичны.

Для понимания того, как работает такой генератор, давайте рассмотрим именно вторую схему. При этом, левая (по схеме) обмотка будет вторичной, правая – первичной.

Когда на верхней обкладке C1 увеличивается напряжение (то есть, ток во вторичной обмотке течет «вверх»), то на базу транзистора через конденсатор обратной связи C2 подается открывающий импульс. Это приводит к тому, что транзистор подает на первичную обмотку ток, этот ток вызывает увеличение тока во вторичной обмотке. Происходит подпитка энергией. В-общем – то, все тоже довольно просто.

Мое небольшое ноу-хау: можно поставить между общим и базой диод:

Сигнал во всех этих схемах снимаем с эмиттера транзистора либо через дополнительную катушку связи непосредственно с контура.

Двухтактный генератор для ленивых

Самая простая схема генератора, какую только мне приходилось когда-либо видеть:

В этой схеме легко улавливается схожесть с мультивибратором. Я вам скажу больше – это и есть мультивибратор. Только вместо цепочек задержки на конденсаторе и резисторе (RC-цепи), здесь используются катушки индуктивности. Резистор R1 устанавливает ток через транзисторы. Кроме того, без него генерация просто-напросто, не пойдет.

Допустим, VT1 открывается, через L1 течет коллекторный ток VT1. Соответственно, VT2 закрыт, через L2 течет открывающий базовый ток VT1. Но поскольку сопротивление катушек раз в 100…1000 меньше сопротивления резистора R1, то к моменту полного открытия транзистора, напряжение на них падает до очень маленького значения, и транзистор закрывается. Но! Поскольку до закрытия транзистора, через L1 тек большой коллекторный ток, то в момент закрытия происходит выброс напряжения (ЭДС самоиндукции), который подается на базу VT2 открывает его. Все начинается по новой, только с другим плечом генератора. И так далее…

Этот генератор имеет только один плюс – простота изготовления. Остальные – минусы.

Поскольку в нем отсутствует четкое времязадающее звено (колебательный контур или RC-цепь), то частоту такого генератора рассчитать весьма сложно. Она будет зависеть от свойств применяемых транзисторов, от напряжения питания, от температуры и т.д. Во-общем, в серьезных вещах этот генератор лучше не использовать. Однако, в диапазоне СВЧ его применяют довольно часто.

Двухтактный генератор для трудолюбивых

Другой генератор, который мы рассмотрим – тоже двухтактный. Однако, он содержит колебательный контур, что делает его параметры более стабильными и прогнозируемыми. Хотя, по сути, он тоже довольно прост.

Что мы здесь видим?

Опытный глаз (да и не сильно опытный), обнаружит и в этой схеме схожесть с мультивибратором. Ну что же – оно так и есть!

Чем примечательна данная схема? Да тем, что ввиду использования двухтактного включения, она позволяет развивать двойную мощность, по сравнению со схемами 1-тактных генераторов, при том же напряжении питания и при условии применения тех же транзисторов. Во как! Ну, в общем, у нее почти нет недостатков:)

При перезаряде конденсатора в одну или другую сторону, через один из конденсаторов обратной связи поступает ток на соответствующий транзистор. Транзистор открывается, и добавляет энергию в «нужном» направлении. Вот и вся премудрость.

Особо изощренных вариантов исполнения этой схемы я не встречал…

Теперь немного креатива.

Генератор на логических элементах

Если использование транзисторов в генераторе кажется вам несовременным или громоздким или недопустимым по религиозным соображениям – выход есть! Можно использовать вместо транзисторов микросхемы. Обычно используется логика: элементы НЕ, И-НЕ, ИЛИ-НЕ, реже – Исключающее ИЛИ. Вообще говоря, нужны только элементы НЕ, остальное – излишества, только лишь ухудшающие скоростные параметры генератора.

Читайте также:  Нно генератор своими руками чертежи

Видим страшную схему.

Квадратики с дырочкой в правом боку – это инвертеры. Ну или – «элементы НЕ». Дырочка как раз указывает на то, что сигнал инвертируется.

Что такое элемент НЕ с точки зрения банальной эрудиции? Ну, то есть, с точки зрения аналоговой техники? Правильно, это усилитель с обратным выходом. То есть, при увеличении напряжения на входе усилителя, напряжение на выходе пропорционально уменьшается . Схему инвертера можно изобразить примерно так (упрощенно):

Это конечно, слишком просто. Но доля правды в этом есть.
Впрочем, нам пока что это не столь важно.

Итак, смотрим схему генератора. Имеем:

Два инвертера (DD1.1, DD1.2)

Колебательный контур L1 C1

Заметьте, что колебательный контур в этой схеме – последовательный. То есть, конденсатор и катушка стоят друг за другом. Но это – все равно колебательный контур, он рассчитывается по тем же формулам, и ничуть ни хуже (и не лучше) своего параллельного собрата.

Начнем сначала. Зачем нам нужен резистор?

Резистор создает отрицательную обратную связь (ООС) между выходом и входом элемента DD1.1. Это надо для того, чтобы держать под контролем коэффициент усиления – это раз, а также – чтоб создать на входе элемента начальное смещение – это два. Как это работает, подробно мы рассмотрим где-нибудь в обучалке по аналоговой технике. Пока что уясним, что благодаря этому резистору, на выходе и входе элемента, в отсутствие входного сигнала, устаканивается напряжение, равное половине напряжения питания. Точнее – среднему арифметическому напряжений логических «нуля» и «единицы». Не будем пока на этом заморачиваться, у нас еще много дел…

Итак, на одном элементе мы получили инвертирующий усилитель. То есть, усилитель, который «переворачивает» сигнал вверх ногами: если на входе много – на выходе мало, и наоборот. Второй элемент служит для того, чтобы сделать этот усилитель неинвертирующим. То есть, он переворачивает сигнал еще раз. И в таком виде, усиленный сигнал подается на выход, на колебательный контур.

А ну-ка, смотрим внимательно на колебательный контур? Как он включен? Правильно! Он включен между выходом и входом усилителя. То есть, он создает положительную обратную связь (ПОС). Как мы уже знаем из рассмотрения предыдущих генераторов, ПОС нужна для генератора, как валерьянка для кота. Без ПОС ни один генератор не сможет что? Правильно – возбудиться. И начать генерацию…

Все наверно знают такую вещь: если к входу усилителя подключить микрофон, к выходу – динамик, то при поднесении микрофона к динамику, начинается противный «свист». Это – ни что иное как генерация. Мы же подаем сигнал с выхода усилителя на вход. Возникает ПОС. Как следствие, усилитель начинает генерить.

Ну, короче, посредством LC -цепочки в нашем генераторе создается ПОС, приводящая к возбуждению генератора на резонансной частоте колебательного контура.

Ну что, сложно?
Если (сложно)
<
чешем (репу) ;
читаем еще раз;
>

Теперь поговорим о разновидностях подобных генераторов.

Во-первых, вместо колебательного контура, можно включить кварц. Получится стабилизированный генератор, работающий на частоте кварца:

Если в цепь ОС элемента DD1.1 включить вместо резистора колебательный контур – можно завести генератор на гармониках кварца. Для получения какой-либо гармоники, нужно, чтобы резонансная частота контура была близка к частоте этой гармоники:

Если генератор делается из элементов И-НЕ или ИЛИ-НЕ, то входы этих элементов нужно запараллелить, и включать как обычный инвертор. Если используем Исключающее ИЛИ, то один из входов каждого элемента сажается на + питания.

Пара слов о микросхемах.
Предпочтительнее использовать логику ТТЛШ или быстродействующий КМОП.

Серии ТТЛШ: К555, К531, КР1533
Например, микросхема К1533ЛН1 – 6 инверторов.
Серии КМОП: КР1554, КР1564 (74 AC , 74 HC), например – КР1554ЛН1
На крайний случай – старая добрая серия К155 (ТТЛ). Но ее частотные параметры оставляют желать лучшего, так что – я бы не стал использовать эту логику.

Рассмотренные здесь генераторы – далеко не все, что могут повстречаться вам в этой нелегкой жизни. Но зная основные принципы работы этих генераторов, будет уже намного проще понять работу других, укротить их и заставить работать на себя:)

Предлагаемый генератор работает в диапазоне частот от 26560 кГц до 27620 кГц и предназначен для настройки СВ-аппаратуры. Напряжение сигнала с » Вых. 1 » составляет 0,05 В на нагрузке 50 Ом. Имеется и «Вых.2». к которому можно подключать частотомер при налаживании приемников. В генераторе предусмотрена возможность получения частотно-модулированных колебаний. Для этого служит «Вх. мод.», на который подается низ-кочастотный сигнал с внешнего генератора звуковой частоты. Питание генератора производится от стабилизированного источника +12 В.потребляемый ток не превышает 20 мА. Задающий генератор выполнен на полевых транзисторах VT1. VT2. включенных по схеме «общий исток — общий затвор».

Генератор, собранный по такой схеме, хорошо работает на частотах от 1 до 100 МГц. потому что в нем применены полевые транзисторы с граничной частотой >100 МГц. Согласно проведенным исследованиям . этот генератор имеет кратковременную нестабильность частоты (за 10 с) лучшую, чем генераторы, выполненные по схемам емкостной и индуктивной трехточки. Уход частоты генератора за каждые 30 мин работы после двухчасового прогрева, а также уровни второй и третьей гармоник меньше, чем у генераторов, выполненных по схеме трехточки. Положительная обратная связь в генераторе осуществляется конденсатором С10. В цепь затвора VT1 включен колебательный контур С5. С8. L1. определяющий частоту генерации схемы. Через небольшую емкость С9 к контуру подключена варикапная матрица VD1. Подавая на нее низкочастотный сигнал, изменяем ее емкость и тем самым осуществляем частотную модуляцию генератора. Питание генератора дополнительно стабилизируется VD2. Высокочастотный сигнал снимается с резистора R6. включенного в истоковые цепи транзисторов. К генератору через конденсатор С 11 подключен широкополосный эмиттерный повторитель на VT3 и VT4. Преимущества такого повторителя приведены в . К его выходу через конденсатор С 15 подключен делитель напряжения (R14.R15). Выходное сопротивление по «Вых.1» равно 50 Ом. поэтому с помощью коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 50 Ом к нему можно подключить схему с входным сопротивлением 50 Ом. например ВЧ-аттенюатор. опубликованный в [З]. К выходу эмиттерного повторителя подключен истоковый повторитель на VT5. Это позволило полностью исключить взаимное влияние нагрузок. подключенных к «Вых.1» и «Вых.2».

Детали. Конденсаторы Сб. С 10 — типа КТ6. Остальные конденсаторы: керамические — типа К10-7В. К10-17. электролитические — типа К50-35. Катушка L1 намотана на керамическом ребристом каркасе (размер по ребрам — 15 мм) посеребренным проводом диаметром 1 мм с шагом 2 мм. Количество витков — 6.75. Намотка производится нагретым проводом с «натягом». Дроссель L2 — от черно-белых ламповых телевизоров (можно использовать и другие) индуктивностью от 100 до ЗООмкГн. Резисторы — типа МЛТ-0.125. Полевые транзисторы можно применить любые из серии КПЗОЗ. еще лучше — из серии КП307. Высокочастотные разъемы Х1. ХЗ — типа СР50-73ФВ. Транзистор VT3 — любой высокочастотный прп-типа. VT4 — высокочастотный рпр-типа.

Литература
1. Котиенко Д.. Туркин Н. LC-генератор на полевых транзисторах. — Радио. 1990. N5. с.59.
2. Широкополосный повторитель напряжения. — Радио. 1981. N4. с.61.
3. ВЧ аттенюатор. — Радиолюбитель. KB и УКВ. 1996. N10. с.36.
4. Мухин В. Нестандартное поведение катушек индуктивности при нагревании. — Радиолюбитель. 1996. N9. с.13. 14.
5. Маслов Е. Расчет колебательного контура для растянутой настройки. — Радиолюбитель, 1995. N6. с. 14-16.

Состоящем из 3.5 деталей и выдающем несколько ватт мощности на частоте в 400-500 мегагерц, достаточных для того, чтобы засвечивать газоразрядные приборы типа неонок, слегка обжигать пальцы и сообщать о себе частотомерам.

При наличии правильных транзисторов, понимания методик составления ВЧ плат и некотором везении можно значительно усилить эту конструкцию, подняв мощность до 40-50 ватт на той же частоте.

Транзисторы, которые работают на таких частотах и мощностях, уже значительно отличаются от привычных многим читателям моего скромного блога трёхногих TO-247, TO-220, и других корпусов, равно как и от «кирпичей». Форма их корпусирования в значительной степени диктуется поведением сигналов на высоких частотах. Обычно это квадрат или прямоугольник, характерного белого оттенка, с расположенными с двух или четырёх сторон позолоченными выводами довольно внушительной толщины. Стоят эти транзисторы также значительно дороже силовых инверторных, причём цена растёт пропорционально как мощности, так и частоте, и может доходить до сотен долларов за штуку и выше.

Для данной конструкции ВЧ транзистор с маркировкой MRF 6522- 70 был аккуратно выпаян из демонтированной платы GSM базовой станции. Как нетрудно заметить по даташиту, он может выдавать до 70 ватт на частоте в 900 мегагерц. Однако, для ввода его в такой режим необходимо довольно тщательно спроектировать плату — все эти характерные для высоких частот изгибы дорожек, гальванически никуда не подключенные куски фольги и прочие странные выверты, кажущиеся не особо осмысленными, но на деле влияющие на поведение сигнала, здесь уже совершенно необходимы. А на меньших мощностях и частотах на них можно забить и сделать плату банальным методом гравировки прорезей.

Принципиальных отличий конструкции от упоминавшегося выше нет. Разве что, в качестве резонатора взяты две медные полосы, определённой длины и размеров (расстояние между ними, их ширина и длина определяют L и С резонансного автогенераторного контура — они сами себе и индуктивность, и ёмкость).

Генератор потребляет по входу 18 вольт с током до 4 ампер, и довольно ощутимо разогревает радиатор. Принудительное охлаждение является совершенно необходимым для его работы, учитывая КПД в 50-60%. Кроме радиатора, довольно неплохо нагреваются пальцы, если поднести их поближе к медному резонатору. Принцип нагрева здесь тот же, что у продуктов в микроволновке (что убедительно опровергает бредни про резонансные явления в молекулах воды, которые якобы происходят на её рабочей частоте). Если поджечь факел на конце резонатора, то он успешно удерживается там продолжительное время — маленький светящийся шарик плазмы с размытыми краями, диаметром в 3-5 миллиметров.

Схема генератора прилагается:

Но самое интересное, ради чего я вообще начал всё это рассказывать, это явления, происходящие с разреженными газами на таких частотах. Поведение плазменного жгута начинает резко отличаться от стандартных изгибов, характерных для частот в десятки и сотни килогерц, использовавшиеся мною ранее (при работе с качером и т. д.). Довольно долго описывать при помощи текста все различия, достаточно просто посмотреть галерею изображений и приложенные видео. Наиболее интересным образом себя ведут, конечно, ксенон, криптон и их смеси с добавками. Поразительные сочетания оттенков, форм и движений создают ощущение, что в бутылке или колбе живое существо, приехавшее к нам прямиком из мифологии Лавкрафта или из чего-то подобного. Щупальца, присоски, резкие и в то же время плавные движения, зеленовато-призрачные оттенки как будто бы живая иллюстрация к рассказам о Ктулху и других жителях глубин.

Все четыре видео крайне заслуживают просмотра. Очень рекомендую.

Источник