ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ГЕНЕРАТОР

Рейтинг:  5 / 5

Подробности

Категория: Схемы начинающим

Опубликовано: 15.03.2017 01:45

Просмотров: 11638

При помощи низкочастотного генератора можно проверить или наладить усилитель низкой частоты, магнитофон, но для налаживания радиоприемников и радиостанций, настройки колебательных контуров необходим высокочастотный генератор. Желательно чтобы такой генератор можно было перестраивать по частоте в достаточно широких пределах и чтобы можно было получать от него не только "чистое" ВЧ-напряжение, но и модулированное по амплитуде и по частоте.

А в качестве модулятора будет работать низкочастотный генератор, который мы сделали ранее. При помощи такого комплекса приборов -НЧ-генератор, ВЧ-генератор и мультиметр с ВЧ-приставкой (о которой мы поговорим позже) можно настроить тракт высокой и промежуточной частоты радиоприемника, приемный тракт радиостанции. Для большинства случаев нам нужен генератор, перекрывающий интервал частот от 400 кГц до 30 МГц. Этот интервал включает в себя все радиовещательные AM диапазоны (кроме длинноволнового), а так же стандартные значения промежуточных частот и все любительские КВ-диапазоны. Одной шкалой перекрывать такой широкий диапазон и сложно и практически неудобно, поэтому его разобьем на три диапазона -400 кГц - 1,5 МГц, 3,5 МГц - 11 МГц и 10 МГц - 30 МГц. Для налаживания УКВ-ЧМ аппаратуры лучше сделать отдельный УКВ-ЧМ генератор, который мы сделаем на другом занятии.
Прежде чем браться за работу нужно решить при помощи каких приборов мы будем налаживать наш генератор, - ведь нужно будет разметить, его шкалу, хотя бы приблизительно. Конечно идеальный вариант -это высокочастотный цифровой частотомер, но если такого прибора нет, - можно вполне нормально обойтись каким-нибудь всеволновым радиовещательным приемником (LW, MW, SW), шкала которого отградуирована в единицах частоты ("кГц", "МГц" или "kHz", "MHz" если приемник импортный). Мы будем просто принимать на него сигнал нашего генератора как сигнал передатчика и смотреть по шкале приемника его частоту. Правда, в этом
случае будет сложно отградуировать генератор на частоте больше 21,5 МГц (максимальная частота КВ-поддиапазона "13метров").

Рассмотрим упрощенную схему генератора (рис. 1). Сам высокочастотный генератор выполнен на транзисторе VT2. Чтобы получить высокочастотные колебания в нем используется LC-контур L1-C3. От того на какую частоту настроен этот контур и зависит частота генерации. При включении питания в контуре L1-C3 неизбежно возникают колебания, которые поступают на базу усилителя на транзисторе VT2 через конденсатор С2. Эти колебания усиливаются и на эмиттере транзистора появляется усиленный сигнал, который через катушку связи L2 подается обратно на контур по индуктивной связи. В результате, как вы уже поняли, при правильной фазировке катушек L1 и L2 возникает положительная обратная связь ПОС, которая и превращает возникшие в момент включения питания затухающие колебания в незатухающие, поддерживаемые за счет источника питания и усилительных свойств каскада на транзисторе VT2.
Изменяя параметры контура (емкость переменного конденсатора СЗ, индуктивность катушки L1) можно регулировать частоту переменного высокочастотного напряжения, которое будет на контуре и на эмиттере транзистора VT2. Это переменное напряжение, с его эмиттера, и будет выходным.
Для того чтобы создать амплитудную модуляцию нужно сделать так, чтобы амплитуда выходного высокочастотного напряжения изменялась в такт низкочастотному напряжению, поступающему от генератора НЧ. Проще всего это сделать, если генератор НЧ будет каким-то образом управлять напряжением питания генератора ВЧ. Потому что, амплитуда выходного напряжения ВЧ зависит от напряжения питания генератора ВЧ.
На транзисторе VT1 сделан эмиттерный повторитель, через который на генератор ВЧ поступает напряжение питания. Как известно, у эмиттерного повторителя то что на базе, то и на эмиттере. Поэтому, так как на базу VT1 поступает напряжение питания через R1, то на его эмиттере будет напряжение близкое напряжению питания.
Если теперь, через конденсатор С1 мы на базу VT1 подадим переменное низкочастотное напряжение с выхода нашего генератора НЧ, то это переменное напряжение сложится с постоянным напряжением на базе VT1 и получится так, что VT2 будет питаться напряжением, изменяющимся в такт переменному напряжению НЧ на выходе низкочастотного генератора.
Значит, амплитуда высокочастотного напряжения на эмиттере VT2 будет не постоянной, а изменяющейся с частотой низкочастотного напряжения, поступающего от генератора НЧ.
Так получится амплитудная модуляция. Но, кроме амплитудной модуляции будет иметь место и небольшая частотная модуляция, вызванная тем, что внтуренняя емкость транзистора VT2 зависит от напряжения питания. И, в то же время, внутренняя емкость VT2 оказывает влияние и на настройку контура.
Теперь перейдем к практической схеме генератора, - рис. 2. Переменный конденсатор СЗ - это две секции переменного конденсатора от радиоприемника, включенные параллельно. В сумме получается 10-360 пФ. При помощи переменного конденсатора частота генератора изменяется плавно в пределах диапазонов, которые переключаются переключателями S1-S3. Это такие же переключатели как в низкочастотном генераторе (ж.Радиоконструктор 12-2004, стр. 36-38). При переключении диапазонов переключаются катушки L1-L2, L3-L4 и L5-L6.
Высокочастотное переменное напряжение имеет уровень около 0,8V. Это максимальный уровень, а регулировать его можно при помощи переменного резистора R4. ХЗ- это выходной разъем, он такой как антенный разъем телевизора (движок R4 подключен к его центральному контакту, а общий минус - к крайнему). Разъемы Х1 и Х2 - такие же как в НЧ генераторе.

На разъем Х1 поступает переменное напряжение с разъема ХЗ генератора НЧ.
Высокочастотный генератор может работать как с модуляцией, так и без ней. Во втором случае на разъем Х1 просто ничего не подключают.

Катушки прибора намотаны на пластмассовых каркасах от модулей радиоканала или старых цветных телевизоров (СМРК УСЦТ). Это каркасы с четырьмя секциями для обмотки, ферритовым подстроечным сердечником и квадратным основанием с четырьмя или пятью проволочными выводами (рис. 3).


Все катушки намотаны проводом ПЭВ 0,12. Намотку можно сделать и другим намоточным проводом 0 0,1-0,2 мм. Контурную катушку (L1, L3 или L4) размещают равномерно в четырех секциях каркаса, а катушку связи наматывают на её поверхность и располагают только в верхней секции каркаса. Катушка L1 содержит 240 витков (по 60 в одну секцию), катушка L2 - 22 витка. Катушка L3 - 28 витков (по 7 витков в секцию), катушка L4 -
5 витков. Катушка L5 - 12 витков (по 3 витка в секцию) катушка L6 - 4 витка. Выводы контурных катушек можно сразу подпаять на выводы каркаса, а вот выводы катушек связи лучше сначала просто закрепить нитками, а концы оставить висящими, - возможно, в процессе налаживания прибора их потребуется перепаять местами.
Вместо переменного конденсатора 2x5-180пФ можно использовать любой другой, например емкостью 2 х 5-240 пФ. В этом случае нужно просто последовательно сдвоенному переменному конденсатору включить постоянный на 1200 пФ. В общем нужно соблюсти равенство: (2С • X) / (2С+Х) = 360,
где С - максимальная емкость одной секции сдвоенного переменного конденсатора, а X - емкость дополнительного конденсатора, включаемого последовательно со сдвоенным переменным. Переключатели такие же как в ГНЧ.
Схема прибора проста и, в принципе, её можно спаять и объемным монтажом, но можно сделать монтаж и на печатной плате (рис. 4). Печатную плату в корпусе нужно расположить как можно ближе к переключателям и переменному конденсатору и соединить с ними кратчайшими проводниками.
Теперь о корпусе -желательно чтобы он был металлическим или сделанным из фолыированного стеклотексталита. Но можно, конечно, использовать и пластмассовый или деревянный корпус. Металлический лучше тем что он будет экранировать генератор и его настройка будет точнее и стабильнее. Это может быть любой подходящий по размерам металлический короб, например, корпус от красного фонаря для фотопечати. Не исключено использование даже круглой банки от краски, - при этом все органы настройки устанавливаются на её плоской части.

Конструкция должна быть такой, чтобы диаметр шкалы настройки и ручки настройки был побольше. Чем больше диаметр шкалы и ручки, - тем точнее получится установка частоты генератора. Но, конечно здесь тоже нужно придерживаться разумных пределов. Если есть возможность лучше сделать верньерно-шкальное устройство как у радиоприемника (или собрать генератор в корпусе приемника). Но можно и просто наклеить бумажку на передней панели, на которой нарисована шкала, а на круглой ручке настройки сделать метку (конструкция как у НЧ-генератора).
Для проверки работоспрсобности генератора и определения уровня его выходного ВЧ-напряжения, нужно сделать к мультиметру приставку высокочастотную детекторную головку (рис. 5).
Теперь переходим к налаживанию генератора. Сначала нажимаем кнопку одного из переключателей, включаем питание и измеряем постоянное напряжение между общим минусом питания и эмиттером VT1. Там должно быть не менее 7 V. После этого выключаем питание. Подключаем ВЧ-головку мультиметра к разъему ХЗ, нажимаем кнопку одного из перекючателей и включаем питание, устанавливаем движок переменного резистора R4 в крайне верхнее (по схеме) положение, а переменный конденсатор - в среднее. Мультиметр должен показать не менее 0,5V (мульти-метр должен быть переключен на "DCV 20"). Если мультиметр показывает нули или значительно более низкое напряжение нужно поменять местами подключение выводов катушки связи включенного диапазона (для того мы их на каркас и не паяли).
После того как работа генератора проверена на всех диапазонах можно переходить к градуировке (разметке) шкалы.
Если у вас есть цифровой частотомер -эта работа не составит труда. Просто подключите его вход к выходу генератора и подстройте катушки так, чтобы диапазоны перестройки частоты были такими как написано в начале статьи или такими как вам хочется. Можно даже не градуировать шкалу генератора, - пользуйтесь им совместно с частотомером. В этом случае можно даже сделать дополнтельный разъем для частотомера, чтобы снимать переменное напряжение прямо с эмиттера VT2, а не с движка резистора R4.
Налаживание по радиоприемнику сложнее. Подайте на разъем X1 генератора ВЧ сигнал частотой около 1000 Гц с выхода (разъема ХЗ) генератора НЧ. Установите на ГНЧ максимальный уровень выходного сигнала (регулятором уровня).
Включите первый диапазон (S1) и установите переменный конденсатор в положение максимальной емкости. Расположите рядом с генератором радиоприемник, включенный на длинноволновый диапазон (LW). Постарайтесь "поймать" приемником сигнал генератора. Если не получается - подстройте катушку L1-L2 и еще попробуте. Как "поймаете", - из приемника будет слышен звук высокого тона. Затем, подстраивая катушку L1-L2 и добейтесь того, чтобы приемник "ловил" сигнал генератора примерно на частоте 400 Гц. Сделайте отметку "400" на шкале генератора. Переключите приемник на средневолновый диапазон (MW) и установите стрелку шкалы приемника на отметку 1000 кГц. Поверните ручку СЗ так, чтобы приемник принял сигнал генератора и сделайте метку на шкале генератора "1000". Затем, сделайте метку "1500" (на частоте 1500 кГц), и несколько промежуточных меток (на частотах, например, 600 кГц, 800 кГц, 1200 кГц).
Потом, в зависимости от того каков коротковолновый диапазон вашего контрольного приемника, отладьте таким же образом шкалы на втором и третьем диапазонах. Метку "27 МГц" на шкале третьего диапазона можно сделать принимая сигнал генератора на СВ-радиостанцию.
Всегда начинайте с самого низкочастотного участка диапазона (например, на втором диапазоне - сначала 3,5 МГц, затем 5 МГц, 6,5 МГц, и т.д., и последним 11 МГц).
Если приемник не может принимать сигналы третьего диапазона, - можно попробовать "поймать" эти сигналы на более низкочастотных шкалах используя эффект низких гармоник, когда высокочастотный сигнал принимается как сигнал, частота которого в несколько раз ниже (например, в два или три раза). Например, частота 30 МГц может "ловиться" как 10 МГц.
Радиоконструктор 3-2005