ШИРОКОДИАПАЗОННЫЙ ГЕНЕРАТОР СИГНАЛОВ

July 27, 2014 by admin Комментировать »

И. Долежилек, М. Мунзар (ЧСФР)

В статье описывается широкодиапазонный генератор сигналов с амплитудной и частотной модуляцией. По своим характеристикам он не уступает промышленным генераторам этого класса. К числу достоинств прибора можно отнести хорошую стабильность частоты, постоянство выходного напряжения во всем диапазоне частот, ничтожно малое излучение, возможность амплитудной и частотной модуляции сигнала как от внутреннего, так и от внешних источников.

К испытываемому устройству генератор подключают с помощью коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 50 Ом.

Паразитное излучение сигнала не превышает величины, соответствующей его выходному напряжению 0,1 мкВ на частоте 100 МГц.

Структурная схема прибора изображена на рис. 1. Источник измерительного сигнала — LC-генератор G3, работающий в режиме А. Параллельно конденсатору настройки Ск подключен варикап VD1, с помощью которого осуществляется частотная модуляция сигнала. Пройдя буферный каскад А5, сигнал поступает на выходной усилитель, где он модулируется по амплитуде и усиливается по мощности (А8). Цепь А4А6 поддерживает постоянную амплитуду сигнала на выходе усилителя независимо от его частоты, цепь А7А9 стабилизирует глубину AM. Усиленный

сигнал через аттенюаторы грубой (А10) и точной (АН) регулировки ослабления сигналов поступает на выходное гнездо генератора XW1.

Все названные узлы и цепи (за исключением аттенюаторов) размещены в экранированном ВЧ блоке и соединены с остальными устройствами прибора через помехоподавляющие фильтры Ζ1—Ζ3.

Модулирующие цепи позволяют модулировать сигнал независимо по частоте и амплитуде. Переключателями SA1 и SA2 можно выбрать внешнюю или внутреннюю модуляцию сигналом частотой 400 (от генератора G1) или 1000 Гц (от генератора G2). Девиацию ЧМ и глубину AM можно плавно изменять соответственно переменными резисторами R1 и R2. Модулирующие сигналы поступают в ВЧ блок через буферные усилители А1 и А2.

Источник питания прибора состоит из выпрямителя U1 и стабилизатора АЗ, обеспечивающего разнополярные напряжения +10и —20 В.

Принципиальная схема ВЧ блока, включающего в себя собственно генератор сигналов, выходной усилитель и помехоподавляющие фильтры, показана на рис. 2. Частоту генератора определяют меняемые с помощью карусельного переключателя SA3 катушки LK с припаянными параллельно им конденсаторами Ск и конденсатор переменной емкости СЮ. Параллельно последнему присоединен варикап VD1, который при ЧМ служит для качания частоты. Сборная шина карусельного переключателя во всех его положениях замыкает накоротко катушку соседнего (со стороны НЧ) диапазона, что препятствует утечке энергии из включенной катушки.

Колебания в контуре LKCKC10VD1 возбуждаются благодаря внесению в него отрицательного дифференциального сопротивления со стороны усилителя с положительной обратной связью (ОС) на транзисторах VT1, VT2. Значение этого сопротивления зависит от эмиттерных токов транзисторов, управляемых регули-

руемым источником тока на транзисторе VT3. Системой стабилизации напряжения генератора ток источника на всех частотах устанавливается таким, чтобы в контуре возникали синусоидальные колебания с определенной амплитудой.

Напряжение с контура генератора поступает на вход двухкаскадного повторителя на транзисторах VT5, VT6. С эмиттера последнего через конденсатор С7 сигнал подается на детектор системы стабилизации (VD2), а через резистор R21— на вход выходного усилителя. Выпрямленное напряжение сигнала, отфильтрованное цепью R12C6, складывается с постоянным напряжением, снимаемым с движка подстроечного резистора R11, и изменяет коллекторный ток транзистора VT4, управляющий источником тока на транзисторе VT3. Требуемый уровень сигнала устанавливают резистором R11.

Следует иметь в виду, что с повышением частоты амплитуда сигнала на эмиттере транзистора VT6 уменьшается. В области частот около 100 МГц она уменьшается настолько, что система стабилизации напряжения генератора не успевает реагировать полным открыванием транзистора VT3. Этот недостаток можно устранить, применив в первом каскаде повторителя (VT5) более высокочастотный транзистор, например BF245A.

Выходной усилитель состоит из буферного каскада на транзисторах VT7, VT8, каскада с управляемым усилением (VT9—VT11), усилителя напряжения (VT12), оконечного каскада (VT13—VT15) и системы стабилизации выходного напряжения, включающей в себя, кроме уже упомянутого каскада с управляемым усилением, детектор (VD3) и дифференциальный усилитель (ОУ DA1).

Обладая малым входным сопротивлением, буферный каскад хорошо согласуется с волновым сопротивлением коаксиального кабеля, соединяющим его с генератором, и устраняет влияние на частоту последнего со стороны каскада с управляемым усилением (VT9—VT11). С помощью делителя R36R37 напряжение сигнала понижается до уровня, который каскад на транзисторах VT9—VT11 обрабатывает с минимальными искажениями. (Установить такой малый уровень сигнала с помощью подстроечного резистора R11 нельзя, так как это приведет к нарушению нормальной работы детектора VD2 системы стабилизации напряжения генератора).

Каскад с управляемым усилением собран по схеме дифференциального усилителя на транзисторах VT10, VT11 с источником тока на транзисторе VT9. Выделяющееся на резисторе R41 напряжение сигнала усиливается транзистором VT12 и через фильтр верхних частот (ФВЧ) C31R49C32 поступает на вход оконечного каскада (VT13—VT15). ФВЧ препятствует проникновению напряжения модулирующей частоты из каскада с регулируемым усилением на вход детектора системы стибилизации выходного напряжения, тем самым предотвращая его пульсацию. Конденсатор СЗЗ, шунтирующий резистор R47 в эмиттерной цепи транзистора VT12, повышает усиление каскада в области ВЧ, компенсируя снижение усиления остальных каскадов.

С выхода оконечного каскада через цепь C36R58 сигнал поступает на делитель выходного напряжения, а через цепь C35R55— на детектор (VD3) системы его стабилизации. Для того чтобы и при малых амплитудах подводимого сигнала диод VD3 работал в линейном режиме, через него проходит небольшой ток покоя, сила которого определяется суммарным сопротивлением резисторов R57, R59 и R60. Постоянная составляющая продетектированного напряжения сравнивается в

Рис. 2

дифференциальном усилителе (DA1) с образцовым напряжением, подводимым от модуляционного усилителя AM. Усиленное разностное напряжение воздействует на каскад с управляемым усилением. Последний поддерживает на выходе оконечного каскада такое напряжение сигнала, чтобы уровни постоянной составляющей на конденсаторе С37 и образцового напряжения не отличались один от другого. Поэтому оконечный каскад имеет нулевое выходное сопротивление, а колебания амплитуды выходного напряжения в рабочем диапазоне частот, определяемые АЧХ детектора, весьма малы. Цепи R63C38 и R64C27R65 оптимизируют АЧХ системы стабилизации в целом.

Требуемое выходное напряжение, подводимое к грубому аттенюатору, устанавливают подстроечным резистором R62.

Система стабилизации выходного напряжения используется и при AM. Модулирующий сигнал накладывается на постоянное образцовое напряжение, и амплитуда ВЧ сигнала начинает следовать за изменением модулирующего. Искажения огибающей определяются амплитудной нелинейностью детектора (VD3) и до глубины модуляции 90 % ими можно пренебречь, так как они слишком малы.

Фильтры в цепях модулирующих сигналов представляют собой ФВЧ, фильтр

в цепи питания — ФНЧ. Допустимое отклонение сопротивления и емкости входящих в ФВЧ элементов от указанных на схеме номиналов не должно превышать ±10 %, так как они одновременно определяют и АЧХ модуляторов.

Принципиальные схемы генераторов модулирующих сигналов изображены на рис. 3. Они оба собраны на основе ОУ, но один из них (на ОУ DA3) вырабатывает сигнал частотой 400 Гц, а другой (на ОУ DA4)— 1000 Гц. Частота колебаний определяется параметрами элементов Т-образного звена (R81 — R83C55C56 и R86—R88C59) в цепи охватывающей ОУ отрицательной обратной связью (ООС), конденсаторы С54, С58 предотвращают паразитное самовозбуждение на высших частотах. Близкая к синусоидальной форма напряжения обеспечивается цепями стабилизации уровня колебаний VD5—VD8C57R84 и VD9—VD12C60R89, включенными в петли положительных ОС. Подстроечные резисторы R85 и R90 служат для установки необходимого (2 В) размаха напряжений на входах модуляционных усилителей.

Внешние модулирующие сигналы подводят к гнездам XS1, XS2 и XS3, XS4, источник сигнала (внешний или внутренний) и частоту колебаний внутреннего источника выбирают переключателями SA1 (ЧМ) и SA2 (AM).

Рис. 3

При AM сигнал tin вход выходного усилителя поступает через эмиттерный повторитель на транзисторе VTI6. Подстроечный резистор R74 служит для установки исходной амплитуды сигнала, R76— для установки чувствительности усилителя, переменный резистор R77— для установки глубины AM.

Усилитель сигнала, используемого для ЧМ, выполнен на ОУ DA2. Требуемое для управления варикапом усиление сигнала задано отношением сопротивлений резисторов R72/R71. Девиацию частоты регулируют переменным резистором R70 с логарифмической зависимостью сопротивления от угла поворота движка, что позволяет точно устанавливать девиацию как в области малых, так и в области больших ее значений.

Светодиод VD4 индицирует включение прибора в сеть, резистор R79 ограничивает текущий через него ток около 15 мА.

Принципиальные схемы обоих аттенюаторов показаны на рис. 4. Аттенюатор грубой регулировки ослабления сигнала образован четырьмя ячейками из резисторов R111—R121, коммутируемых переключателями SA4—SA7: первая и третья ячейки ослабляют сигнал на 20, вторая и четвертая — на 40 дБ. Точный аттенюатор состоит из 11 коммутируемых переключателем SA8 ячеек, каждая последующая из которых вносит ослабление на 2 дБ больше, чем предыдущая. Входное н выходное сопротивления звеньев — 50 Ом.

Источник питания (рис. 5) содержит сетевой трансформатор Т1 с вторичной обмоткой на 25 В, два разнополярных однополупериодных выпрямителя (VD13, С66 и VD14, С68, С69) и два стабилизатора. Стабилизатор напряжения +10 В выполнен на микросхеме DA5. Резистор R93 ограничивает ток короткого замыкания на уровне 100 мА.

Стабилизированное напряжение +10 В используется в качестве образцового в стабилизаторе напряжения —20 В, выполненном на ОУ DA6 и транзисторах (VT17, VT18). Его выходное напряжение (—20 В) сравнивается с образцовым, их разность усиливается ОУ DA6, и полученное напряжение управляет последовательным регулятором (VT17, VT18), который устраняет отклонение. Цепь VD15VD16R99R100 ограничивает ток короткого замыкания этого стабилизатора уровнем около 300 мА.

Конструкция и детали. Как уже говорилось, ВЧ цепи прибора смонтированы в тщательно экранированном блоке. В нем также размещены все механические детали элементов управления генератором, благодаря чему блок представляет собой самостоятельную конструкцию, которую при необходимости можно легко извлечь из корпуса прибора.

Устройство ВЧ блока показано на рис. 6. Его передняя стенка 7 изготовлена из двустороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Фольга обеих сторон этой стенки припаяна по всему периметру к обечайке 1, согнутой из полосы луженой жести толщиной 0,5 мм. Из такого же материала изготовлена и задняя стенка устройства, представляющая собой плотно надеваемую на обечайку крышку с загнутыми и тщательно спаянными в углах краями шириной 10 мм. К обечайке она прикреплена двенадцатью винтами МЗХ5, ввинченными в припаянные изнутри гайки 28 (М3). К узким сторонам обечайки припаяны четыре лапки 9, предназначенные для крепления блока (с помощью винтов и резьбовых стоек) к передней панели генератора.

В нижней (по рис. 6) части блока размещен генератор с карусельным пере-

Рис. 7

ключателем диапазонов SA3. Печатная плата генератора (рис. 7) изготовлена из одностороннего фольгированного стеклотекстолита и закреплена на передней стенке блока с помощью винтов 19 (Μ2χ5) и трех резьбовых стоек 29. Ротор карусельного переключателя (рис. 7, а— вид со стороны печатных проводников. б— со стороны установки катушек, в— расположение деталей на роторе и плате) выпилен из двустороннего фольгированного стеклотекстолита. После травления фольга с обеих сторон покрыта никелем. Пружинящие контакты статора изготовлены из контактов электромагнитного реле, приклепаны к плате генератора. а затем припаяны к ее печатным проводникам.

Чтобы ограничить паразитное излучение блока, валик 21 карусельного переключатели (см. рис. 6) изготовлен из текстолита. Он туго вставлен во внутренние кольца двух шариковых подшипников, один из которых установлен с наружной стороны передней панели, а другой — с внутренней (их наружные кольца припаяны к ней в нескольких местах). Осевой люфт валика предотвращают закрепленные на нем стопорными винтами латунные кольца. К одному из них (расположенному внутри блока) привинчен ротор переключателя 6, к другому (наружному) — зубчатый диск 4 механизма фиксации его положения. Фиксирующий ролик 2 вращается на оси, запрессованной в поворотный рычаг 3.

Катушки генератора LK приклеены к ротору переключателя эпоксидным клеем. Их намоточные данные приведены в табл. 1. Емкость конденсаторов Ск (3,3… …33 пФ) подбирают при подгонке границ поддиапазонов. Между контактом 2 и отводом катущки поддиапазона 4,9…11,5 МГц включен резистор сопротивлением 22 Ом, а между отводом и нижним (по схеме) выводом катушки поддиапазона

50..               .110 МГц— конденсатор емкостью 150 пФ.

Таблица 1

Конденсатор переменной емкости 27 (СЮ)— с воздушным диэлектриком и углом поворота ротора 180°. На передней стенке блока 7 он закреплен с помощью винтов и резьбовых стоек 25. Для уменьшения проникновения ВЧ энергии из блока в окружающее пространство через отверстие в стенке пропущен не металлический валик ротора, а удлиняющий его текстолитовый валик 13. С этой же целью концентрично с отверстием к внутренней стороне панели припаяна стальная луженая манжета 26 длиной 8 мм.

Верньерное устройство генератора состоит из шкива 11, валика настройки 20 и охватывающего их тросика 15. Шкив привинчен к закрепленной на валике 13 латунной втулке 23, из которой выступает винт (на рис. 6 не показан), ограничивающий угол поворота ротора. Ограничители припаяны к передней стенке блока. Необходимое натяжение тросика создает проволочная пружина 12.

Валик настройки 20 вращается в двух шариковых подшипниках 17. Наружное кольцо одного из них припаяно к фольге передней стенки 7, другого — к стальной панели 14, закрепленной на ней с помощью винтов 16 и двух резьбовых стоек 22. К этой же панели припаяно и наружное кольцо подшипника, в котором вращается валик конденсатора 13.

В верхней части блока (по рис. 6) установлена печатная плата выходного усилителя 10. Ее чертеж показан на рис. 8. Для подсоединения микросхемы DA1 предусмотрена специальная восьмигнездная панель. В корпусе блока плата закреплена несколькими отрезками медной луженой проволоки, припаянными к фольге общего провода, передней стенке и обечайке. Сигнал генератора поступает к плате но коаксиальному кабелю, выходной сигнал подводится к установленному на правой стенке обечайки самодельному коаксиальному соединителю и по коаксиальной линии подается на вход аттенюатора грубой регулировки. Необходимость применения коаксиальной линии обусловлена ее лучшими (по сравнению с кабелем) экранирующими свойствами. Линия изготовлена из тонкостенной медной трубки внешним диаметром 3 мм, через которую пропущен изолированный монтажный провод. К ВЧ блоку и аттенюатору грубой регулировки линия крепится с помощью

фланцев, припаянных к концам трубки. Соединение внутреннего проводника линии с аттенюатором — неразборное (он припаян к выводу микровыключателя SA4), с ВЧ блоком — разборное: сигнал с выходного усилителя подводится к миниатюрному гнезду, в которое при сборке вставлен штырек, припаянный к внутреннему проводнику. Винты крепления фланца к блоку ввинчены в припаянные к обечайке изнутри гайки 24.

С наружной стороны к фольге передней стенки припаян экран фильтров 8. Его обечайка согнута из полосы луженой жести шириной 17 и толщиной 0,3 мм. Из этого же материала изготовлены перегородки, разделяющие цепи модуляции и питания, и крышка с загнутыми краями. Проходные конденсаторы С41, С44, С50 установлены в отверстиях передней стенки, С39, С42 и С45— в отверстиях узкой стенки обечайки. К внутренним проводникам последних, а также к обечайке экрана фильтров припаян четырехпроводный кабель, оканчивающийся стандартной пятиконтактной вилкой.

Катушки L1 и L2 фильтров содержат по 100 витков провода ПЭВ-1 0,2 и помещены в броневые магнитопроводы диаметром 14 мм (без зазора из феррита

марки Н12). Чашки магнитопроводов стянуты латунными винтами с гайками, которыми они закреплены на передней стенке блока. Катушка L3 (60 витков провода ПЭВ-1 0,2) намотана виток к витку на пластмассовом каркасе диаметром 5 мм.

Аттенюатор грубой регулировки также конструирован как самостоятельный узел (рис. 9), устанавливаемый на передней панели прибора с помощью двух винтов МЗХ5. Основа конструкции — корпус, состоящий из трех тщательно подогнанных одна к другой (во избежание излучения энергии) пластин 28—30. В двух из них (29 и 30) выпилено по пять прямоугольных отверстий, образующих при сборке полости, в которые установлены микропереключатели 3 (WN55900). Они срабатывают под действием штоков 4, которым через U-образные пружины 15 передаются усилия от кулачков 10, 12, 14 и 17, закрепленных на стальном валике управления 7. Крышка аттенюатора 2 согнута из луженой жести толщиной 0,3 мм и закреплена на корпусе винтами 1 МЗХ15.

Выводы микропереключателей вставлены в отверстия плат 31 (рис. 10) и удерживаются в них пайкой к печатным проводникам. К детали корпуса. 29 платы привинчены винтами 37 (М2Х5). К входу аттенюатора ВЧ сигнал подводится уже упоминавшейся в описании ВЧ блока коаксиальной линией с наружным проводником из медной трубки. Для предотвращения излучения крепежный фланец 5 припаян к ней на расстоянии 7 мм от торца, вставляемого в деталь 28 корпуса аттенюатора. Выходной сигнал выводится коаксиальным кабелем 26, экранирующая оплетка которого прижата к корпусу фланцем 27.

Штоки 4 (диаметром 3 и длиной 10 мм), управляющие работой микропереключателей 3, изготовлены из органического стекла, пружины 15— из фосфористой бронзы. К концам пружин припаяны латунные планки 18 (благодаря им каждая пружина управляет двумя микропереключателями), а в местах изгиба — латунные трубки 16. Последние надеты на отрезок стальной проволоки

38, концы которого прижаты к корпусу аттенюатора головками стягивающих его детали винтов.

Таблица 2

Кулачки 10, 12, 14 и 17 вырезаны из листовой латуни толщиной 0,5 мм и припаяны к латунным втулкам 13, закрепленным на валике 7 винтами 11. Форма кулачков и их взаимное расположение в положении, соответствующем 0 дБ, показаны на рис. 9, последовательность срабатывания переключателей SA4—SA7 указана в табл. 2.

Для облегчения ремонта предусмотрена возможность извлечения валика с кулачками в собранном виде. С этой целью в переднем (6) и заднем (23) уголках аттенюатора (они согнуты из листовой стали) сделаны вырезы, в которые и укладывается валик при сборке. В переднем уголке положение валика фиксируется латунной планкой 9, привинченной винтами 8 к отогнутым внутрь полочкам, в заднем — стальной пружиной 34 (диаметром 1 мм), один конец которой вставлен в отверстие в стенке 23, а другой упирается в отогнутый выступ уголка. Осевой люфт устраняется закрепленными на конце валика латунными кольцами 20 и 21. Крепежный винт 19 первого из них использован для ограничения угла поворота валика (в крайних положениях он упирается в винты-ограничители 22, ввинченные в уголок 23). К кольцу 21 припаян стальной зубчатый диск 35 механизма фиксации положений переключателя аттенюатора. Фиксирующий ролик 36 подвижно закреплен в поворачивающемся на винте 25 рычаге 24 и прижат к диску 35 пружиной 33.

В ячейках аттенюатора использованы резисторы МЛ Т-0,25  (32). Их сопротивления не должны

отличаться от указанных на схеме значений более чем на ±2 %.

Механическая регулировка этого аттенюатора заключается в обеспечении (изгибом пружин 15 и поворотом кулачков 10, 12, 14 и 17) четкого срабатывания соответствующих микропереключателей во всех положениях валика управления 7.

Упрощенное устройство аттенюатора точной регулировки показано на рис. 11. Его основа — П-об-

Рис. 11

разный корпус-экран 3, согнутый из полосы луженой жести толщиной 0,5 мм. В нижней части в него впаяна стенка 2 из двустороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм, на которой закреплен трехплатный галетный переключатель 1 (WK 55339). В ячейках использованы резисторы МЛТ-0,25, подобранные с той же точностью, что и для аттенюатора грубой регулировки. Выводы, подлежащие соединению с общим проводом, припаяны непосредственно к торцевой стенке корпуса и стенке 2. Все контакты средней галеты соединены со стенками корпуса и играют роль своеобразного экрана.

Печатная плата и размещение на ней деталей усилителей модулирующих сигналов показаны на рис. 12. С передней панелью прибора она соединена с помощью трех винтов М3 и трубчатых стоек. На плате установлены переключатели SA1, SA2 (WK 553 36), включатель питания Q1, переменные резисторы R70, R77 и светодиод VD4. Последний припаян со стороны печатных проводников с таким расчетом,

что его полимерный корпус несколько выступает за пределы передней панели прибора. Микросхема DA2 подсоединена к плате с помощью восьми контакт ной панели.

К ВЧ блоку этот узел подключен с помощью разъемного пятиконтактного соединителя, установленного на передней панели (под ВЧ блоком).

Печатная плата и размещение на ней деталей генераторов модулирующих сигналов изображены на рис. 13, источника питания — на рис. 14. Интегральные микросхемы в обоих узлах подключены с помощью панелей: DA3, DA4, DA6— восьмиконтактных, DA5—десятиконтактной. Транзистор VT18 установлен на Г-об- разном теплоотводе, согнутом из полосы листового алюминиевого сплава толщиной 1,2 мм (размеры плоской части, на которой закреплен транзистор,— 32 X 55, полки для крепления к плате — 32X15 мм). Теплоотвод закреплен на плате со стороны печатных проводников с помощью винтов с гайками и трубчатых стоек.

На передней панели прибора эти платы закреплены аналогично плате усилителей, только трубчатые стойки платы источника питания выбраны такой дли-

ны, чтобы под ней свободно поместился сетевой трансформатор. Последний намотан на магнитопроводе Ш20X20 из пластин трансформаторной стали толщиной 0,5 мм. Обмотка I содержит 2600 витков провода ПЭЛ 0,1, обмотка II—300 витков провода ПЭЛ 0,33, межобмоточная изоляция — два слоя стеклолакоткани. Крепежные лапки трансформатора привинчены винтами МЗХ4 непосредственно к передней панели.

Внешний вид прибора показан на рис. 15. Несущий элемент конструкции — неоднократно уже упоминавшаяся передняя панель (ее разметка показана на рис. 16, а расположение на ней основных узлов — на рис. 17), изготовленная из листового дюралюминия толщиной 3 мм. После шлифования лицевой поверхности она протравлена в едком натре. Надписи, поясняющие назначение органов управления, нанесены переводным шрифтом и защищены от повреждений прозрачным бесцветным лаком.

Шкала генератора изготовлена фотоспособом с оригинала, перечерченного тушью с временной шкалы, изготовленной при градуировке. Фотография наклеена па основание из слоистого пластика, которое затем привинчено к передней панели четырьмя винтами МЗХ 4. Стрелка-указатель изготовлена из органического

стекла и привинчена к декоративной дюралюминиевой втулке, закрепленной на конце диэлектрического валика конденсатора переменной емкости.

Ручки управления переключателем диапазонов и обоими аттенюаторами снабжены прозрачными лимбами из органического стекла, на которые с обратной стороны (обращенной к передней панели) наклеены негативы с надписями, скопированные контактным способом с макетов, выполненных переводным шрифтом.

В нижней части панели установлены зажимы-гнезда XS1—XS4 и высокочастотное коаксиальное гнездо XW1 с волновым сопротивлением 50 Ом.

Корпус прибора склеен в виде обечайки из дубовых досок шириной 100 и толщиной 8 мм. В углах обечайка усилена треугольными в сечении брусками, к которым крепятся передняя и задняя панели. Последняя имеет те же размеры, что и передняя и изготовлена из дюралюминия толщиной 2 мм. В ее верхней и нижней частях просверлены вентиляционные отверстия, с передней панелью она соединена резьбовыми стяжками.

К нижней стенке корпуса привинчены четыре резиновые ножки, к верхней — скоба для переноски прибора.

С целью экранирования корпус оклеен изнутри тонкой латунной фольгой, а на обеих панелях установлено по четыре пружинящих токосъема, изготовленных из контактов телефонных переключателей.

Сетевая колодка установлена в нижней части задней панели. Чтобы последнюю можно было легко снять, колодка соединена с выключателем питания импровизированным двухконтактным соединением.

Для налаживания генератора необходимы универсальный стрелочный или цифровой мультиметр, широкополосный осциллограф с калиброванным усилителем вертикального отклонения луча, диодный детектор, собранный, например, по схеме, показанной на рис. 18, и цифровой частотомер. Для исключения нагрузки длинными соединительными проводами мультиметр при измерении постоянных напряжений в ВЧ цепях необходимо подключать через резистор сопротивлением 4,7 кОм. Непосредственно осциллографом измеряют при налаживании все напряжения в генераторе на низкочастотных поддиапазонах, а с помощью диодного детектора — на высокочастотных. Калибруют его на частоте 0,5 МГц, выходное напряжение измеряют на нагрузочном резисторе сопротивлением 50 Ом. Если нет частотомера с пределом измерения ПО МГц, а есть, например, с пределом 10 МГц, можно использовать и его, надо только изготовить к нему добавочный делитель частоты на 10. Конечно, частоту колебаний можно измерять и другими известными радиотехническими методами.

Налаживание прибора начинают с источника питания. При включении в сеть его выходные напряжения не должны отличаться от указанных на схеме более чем на ±5 %. Если же это не так, требуемых значений добиваются подбором резистора R94 или R95.

Затем измеряют частоты сигналов, вырабатываемых генераторами на ОУ DA3 и DA4. Возможные отклонения частот устраняют заменой конденсаторов С55, С56 и С59.

Далее настраивают генератор ВЧ блока. Отпаяв соединительный коаксиальный кабель от выходного усилителя, нагружают его резистором сопротивлением 50 Ом и подключают параллельно ему осциллограф. Подав на генератор временное питание, переводят карусельный переключатель в положение, соответствующее поддиапазону 0,45…1,1 МГц, и подстроечным резистором R11 устанавливают на нагрузочном резисторе размах напряжения, равный 0,5 В. Затем к нагрузочному резистору присоединяют частотомер и настраивают поддиапазон в заданных границах: на высокочастотном участке (емкость конденсатора СЮ минимальна) это делают подбором конденсатора Ск, на низкочастотном (емкость конденсатора СЮ— максимальна)—изменением индуктивности катушки LK. Поскольку регулировки взаимозависимы, указанные операции повторяют до тех пор, пока фактические границы поддиапазона не совпадут с заданными.

Аналогично настраивают и остальные поддиапазоны. При невозможности добиться нужной частоты на низкочастотном участке поддиапазона от катушки можно отмотать или, наоборот, домотать некоторое число витков. Индуктивность катушек поддиапазонов 0,1…0,23 и 0,22…0,48 МГц регулируют изменением немагнитного зазора в магнитопроводе с помощью вкладывания тонких бумажных прокладок между его половинами (после настройки их склеивают эпоксидным клеем).

Работу системы стабилизации напряжения генератора контролируют, измеряя падение напряжения на резисторе R7. На частотах до 20 МГц оно не должно превышать 0,1 В, а от 20 до 160 МГц должно плавно возрастать примерно до 8 В. Паразитное самовозбуждение в каком-либо поддиапазоне на очень высоких частотах устраняют включением в цепь отвода катушки этого поддиапазона резистора небольшого сопротивления.

Настроив генератор, восстанавливают соединение между ним и выходным усилителем, нагружают выход последнего резистором сопротивлением 50 Ом и, подключив параллельно ему осциллограф и частотомер, устанавливают требуемую полосу пропускания усилителя. Все, что для этого нужно сделать,— на частоте 0,5 МГц при выключенной AM подстроечным резистором Rl 1 установить на нагрузочном резисторе напряжение 0,63 В.

Завершают налаживание регулировкой модуляторной части. Вначале подстроечными резисторами R85 и R90 устанавливают на выходах генераторов размах напряжения, равный 2 В. Затем генератор настраивают на частоту 1 МГц, переключатель SA2 устанавливают в положение «400 Гц>, а ручку регулятора глубины AM (R77)—в положение «90 %», и подстроечным резистором R76 добиваются именно такой глубины модуляции напряжения на выходе выходного усилителя (контролируют осциллографом).

Наконец, в верхнем (по схеме) положении переключателя SA2 подстроечным резистором R74 устанавливают на верхнем (также по схеме) выводе резистора R76 напряжение +1 В и диодным детектором проверяют, способен ли выходной усилитель обеспечить уровень +6 дБм во всем диапазоне частот генератора. Снижение уровня сигнала на высших частотах компенсируют увеличением емкости корректирующего конденсатора СЗЗ.

В полностью собранном и отрегулированном приборе проверяют работу цепей ЧМ, измеряют уровень паразитного излучения ВЧ энергии.

Шкалу прибора рекомендуется градуировать после эксплуатации его в течение некоторого времени, когда есть уверенность, что все в порядке и никакой переделки не потребуется. Чтобы учесть влияние задней панели на катушки генератора, при градуировке ее необходимо установить на место.

Читателей, возможно, заинтересует генератор, перестраиваемый не конденсатором переменной емкости, а варикапами. В таком приборе нетрудно ввести новый режим работы — качание частоты, что позволит наблюдать на экране осциллографа АЧХ настраиваемой цепи. Переход на электронную перестройку частоты позволяет расширить рабочий диапазон частот генератора до 160… 165 МГц. В предлагаемом вниманию читателей варианте прибора десять поддиапазонов: 0,09…0,21; 0,2…0,44; 0.4…1; 0,9…2,2; 2…5; 4,6…12; 9,5…25; 19,5…51; 46…93 и

78..               .165 МГц.

Принципиальная схема генератора с электронной перестройкой частоты изображена на рис. 19. В области частот выше 50 МГц генератор настраивают соединенными параллельно варикапами VD3, VD4, ниже этой частоты — еще и подключаемым к ним варикапом VD2. Индуктивность катушек Ц в этом варианте генератора значительно меньше (на низкочастотных поддиапазонах), например, достаточно части витков (между отводом и выводом 3), отводы от них не нужны. Отсутствие последних благоприятно сказывается на линейности качания частоты: зависимость ее от напряжения настройки с варикапом КВ113 оказывается практически линейной (с варикапами КВ109 крутизна перестройки на верхней границе диапазона вдвое меньше, чем на частоте 50 МГц).

Поскольку чувствительность усилителя системы стабилизации на высших частотах падает, в нее введена корректирующая цепь R23C15, благодаря которой

размах выходного напряжения генератора в области частот от 20 до 150 МГц увеличивается в 3 раза.

Принципиальная схема модуляторной части прибора показана на рис. 20. Как видно, из двух генераторов сигналов модулирующей частоты в приборе оставлен один — на ОУ DA2 (1000 Гц). Генератор пилообразного напряжения выполнен на ОУ DA3 и DA4. Размах этого напряжения —10 В (±5 В), его частоту можно плавно изменять в широких пределах переменным резистором R29.

Усилитель сигнала AM (VT1) оставлен без изменения. Переключатель SA1 заменяет прежние переключатели SA1 и SA2, глубину AM регулируют переменным резистором R4. В процессе качания частоты на него поступает отрицательное прямоугольное напряжение с амплитудой — 2 В, управляемое ключом на транзисторе VT3. При калибровке девиации частоты (SA1— в положении «Калибр, кач») к резистору R2 с делителя R40R41 подводится напряжение калибровки +1 В (соответствует пиковому напряжению генератора сигнала модулирующей частоты и одной десятой части размаха пилообразного напряжения). В положениях переключателя, соответствующих ЧМ («Внешн. ЧМ», «Внутр. ЧМ», «Калибр. ЧМ») последовательно с переменным резистором R2 включается

резистор R1, уменьшающий максимальную девиацию частоты до ±1% от значения несущей частоты.

На ОУ DA1 собран усилитель, суммирующий напряжения с регулятора девиации частоты R2, настроечного резистора R13 и резистора точной настройки R7. Необходимый сдвиг управляющего напряжения задан резисторами R14, R15, транзистор VT2 ограничивает напряжение, поступающее в ВЧ блок, интервалом — 1… —20 В. Во избежание нежелательного фона ЧМ, шума и заметной нестабильности частоты ОУ DA1 должен иметь минимальные шумы и дрейф нуля, цепь его неинвертирующего входа должна быть смонтирована компактно, а выводы резистора настройки R13 блокированы оксидными конденсаторами С2, СЗ с минимальным током утечки. Для снижения нестабильности частоты резисторы R11, R12, RI5—RI7 суммирующего усилителя и резисторы R94, R95, R101, R102 источника питания должны быть высокостабильными, а лучше всего прецизионными.

Переменный резистор настройки должен быть высококачественным, с резистивным слоем на гетинаксовой подложке (резисторы с проводящим слоем на керамической основе непригодны). Его закрепляют на текстолитовой пластине размерами 50X90 мм, привинченной к передней стенке ВЧ блока. Отверстие в ней размерами 30X40 мм (под резистор) с внутренней стороны закрывают коробчатой крышкой из луженой жести и припаивают ее к фольге.

Рядом с фильтрами устанавливают плату суммирующего усилителя (DA1, VT2). Модулирующий сигнал для ЧМ подводят к нему экранированным проводом. Коаксиальное гнездо для подключения частотомера устанавливают на крышке ВЧ блока, в задней стенке генератора напротив него вырезают отверстие. Переменный резистор R29 размещают в свободном пространстве между резисторами R4 и R2. Из-за недостатка места ручку для его управления можно изготовить под шлиц.

Налаживают прибор в той же последовательности, что и основной вариант. Вначале проверяют источник питания, модуляторы и симмирующий усилитель. Затем подстроечным резистором R27 добиваются, чтобы размах синусоидального сигнала на выходе генератора на ОУ DA2 стал равным 2 В. Нужный размах пилообразного напряжения (10 В) при необходимости устанавливают подбором резистора R34. При повороте движка переменного резистора R13 на угол 180° напряжение настройки должно изменяться от —1 до —20 В. Если это не так, подбирают резистор R12.

Индуктивность катушек LK в генераторе подбирают таким образом, чтобы перекрывались новые границы поддиапазонов. Катушка поддиапазона 75… 165 МГц— один виток провода длиной около 20 мм.

Требуемую девиацию частоты при работе с прибором устанавливают следующим образом. Подсоединив к нему осциллограф, частотомер и настраиваемое устройство, как показано на рис. 18, переводят переключатель SA1 в положение «Уст. нес.», а движок переменного резистора R2— в нулевое положение, и по частотомеру настраивают генератор на заданную частоту. Затем светящуюся точку на экране осциллографа устанавливают на среднюю вертикальную линию масштабной сетки, переключают прибор в режим «Калибр, кач.» и, сместив луч на одно деление вправо, переменным резистором R2 устанавливают требуемую частотную девиацию на деление. После этого переключатель переводят в положение «Качание» и, наблюдая на экране осциллографа АЧХ исследуемого устройства, переменным резистором R29 устанавливают оптимальную частоту качания, а резистором R4— подавление обратного хода луча.

При калибровке девиации частоты ЧМ переключатель переводят в положение «Внутр. ЧМ» и при выведенном в нулевое положение резисторе R2 настраивают генератор на нужную частоту. Затем прибор переводят в режим «Калибр. ЧМ», переменным резистором R2 устанавливают по частотомеру требуемую девиацию частоты и возвращают переключатель снова в положение «Внутр. ЧМ». Сигнал генератора будет при этом промодулирован синусоидальным напряжением частотой 1000 Гц с требуемой девиацией частоты.

При измерении чувствительности приемников частотомер рекомендуется отключать, а освободившееся гнездо закрывать экранирующей крышкой.

Источник: Конструкции советских и чехословацких радиолюбителей: Сб. статей/Состав.: А. В. Гороховский, В. В. Фролов— Кн. 4.— М.: Радио и связь, 1991.— 208 с.: ил.— (Массовая радиобиблиотека. Вып. 1169).

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты