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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Generador de señal con una frecuencia de 60 kHz ... 108 MHz. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / radiocomunicaciones civiles Un generador de señales de alta frecuencia es necesario para la reparación y sintonización de receptores de radio y, por lo tanto, tiene una gran demanda. Los generadores de laboratorio de fabricación soviética disponibles en el mercado tienen buenas características, por regla general, son redundantes para fines de aficionados, pero son bastante caros y, a menudo, requieren reparación antes de su uso. Los generadores simples de fabricantes extranjeros son aún más caros y, al mismo tiempo, no difieren en los altos parámetros. Esto obliga a los radioaficionados a fabricar dichos dispositivos por su cuenta. El generador está diseñado como una alternativa a los dispositivos industriales simples similares al GRG-450B [1]. Funciona en todos los rangos de transmisión, su fabricación no requiere bobinado de inductores y ajuste laborioso. El dispositivo tiene bandas de HF extendidas, lo que hizo posible abandonar un vernier mecánico complejo, un milivoltímetro incorporado de la señal de salida y modulación de frecuencia. El dispositivo está hecho de piezas comunes baratas que cualquier radioaficionado que repara radios puede encontrar. Un análisis de muchos diseños de aficionados de tales generadores reveló una serie de desventajas comunes características de ellos: un rango de frecuencia limitado (la mayoría cubre solo los rangos DV, MW y HF); la superposición significativa de frecuencias en los rangos de alta frecuencia dificulta el ajuste preciso y conduce a la necesidad de fabricar un vernier. A menudo se requiere enrollar inductores con derivaciones. Además, las descripciones de estas estructuras son demasiado breves y, a menudo, están completamente ausentes. Se decidió diseñar de forma independiente un generador de señales de alta frecuencia que cumpla con los siguientes requisitos: circuito y diseño extremadamente simples, inductores sin derivaciones, ausencia de componentes mecánicos de fabricación propia, operación en todas las bandas de transmisión, incluidas VHF, bandas extendidas y Vernier eléctrico. Es deseable una salida coaxial de 50 ohmios. Таблица
1) En la salida coaxial con una resistencia de carga de 50 ohmios, valor efectivo.
Como resultado de muchas soluciones técnicas y mejoras repetidas, apareció el dispositivo que se describe a continuación. Los rangos de frecuencia generados por él se indican en la tabla. La precisión del ajuste de frecuencia del generador no es peor que ±2 kHz a una frecuencia de 10 MHz y ±10 kHz a una frecuencia de 100 MHz. Su salida por hora de funcionamiento (después de una hora de calentamiento) no supera los 0,2 kHz a una frecuencia de 10 MHz y los 10 kHz a una frecuencia de 100 MHz. La misma tabla muestra los valores efectivos máximos de la tensión de salida en cada rango. La no linealidad de la escala del milivoltímetro no supera el 20%. La tensión de alimentación es de 7,5 ... 15 V. El circuito generador de señal se muestra en la fig. 1.
Como regla general, los osciladores con una conexión punto a punto de un circuito oscilante, capaz de operar a una frecuencia de más de 100 MHz, generan una onda cuadrada distorsionada en lugar de una sinusoide en el rango de onda media. Para reducir la distorsión, se requiere un cambio significativo en los modos de operación de los elementos activos del generador según la frecuencia. La señal del oscilador maestro utilizado en el dispositivo descrito con transistores de efecto de campo y bipolares conectados en serie en corriente continua [2] tiene mucha menos distorsión. Se pueden reducir ajustando el modo de funcionamiento del transistor bipolar únicamente. En rangos de baja frecuencia, el modo de operación del transistor VT2 lo establecen las resistencias R1 y R9 conectadas en serie. Con la transición a rangos de alta frecuencia, el interruptor SA1.2 cierra la resistencia R1. Para aumentar la inclinación de las características del transistor de efecto de campo VT1, se aplica a su puerta una polarización constante igual a la mitad del voltaje de suministro. La tensión de alimentación del oscilador maestro está estabilizada por el estabilizador integral DA1. La resistencia R10 sirve como la carga mínima del regulador, sin la cual su voltaje de salida se obstruye con ruido. Los estranguladores de fabricación industrial se utilizan como inductores L1-L10 del oscilador maestro. Se conmutan mediante el interruptor SA1.1. En la gama VHF2, la inductancia L11 es un cable de unos 75 mm de largo que conecta el interruptor a la placa de circuito impreso. La desviación de la inductancia real del inductor de la nominal puede ser bastante significativa, por lo que los límites del rango se eligen con cierta superposición para excluir su instalación laboriosa. Los límites de los rangos indicados en la tabla se obtuvieron sin ninguna selección de estranguladores. Es preferible utilizar estranguladores grandes, cuya estabilidad de inductancia (y por tanto de frecuencia generada) sea superior a la de los pequeños. Para la sintonización de frecuencia, el dispositivo utiliza un condensador variable de tres secciones con una caja de cambios, que se utilizó en los receptores de radio Okean, los radiogramas Melodiya y muchos otros. Para que su cuerpo no tenga contacto eléctrico con el cuerpo del aparato, se fija en su interior mediante una junta aislante. Esto hizo posible incluir una sección del capacitor en serie con otras dos conectadas en paralelo. Así es como se implementan las bandas extendidas de HF. En los rangos DV, SV1 y SV2, donde se requiere una gran superposición de frecuencia, el interruptor SA1.2 conecta la caja del condensador variable a un cable común. En los rangos de KV6, UKV1 y UKV2, el condensador variable se desconecta mediante el interruptor SA2. Cuando el interruptor está cerrado, la frecuencia de generación estable no supera los 37 MHz. En paralelo con el capacitor variable, se conecta un circuito de la matriz varicap VD1, los capacitores C6, C9 y la resistencia R6, que sirve como modulador de frecuencia, un vernier eléctrico, y cuando el capacitor variable está apagado, es la sintonía principal. elemento. Dado que la amplitud de la tensión de alta frecuencia en el circuito oscilatorio alcanza varios voltios, los varicap de matriz conectados en antiserie introducen mucha menos distorsión que la que introduciría un solo varicap. El voltaje de sintonía para los varicaps de la matriz VD1 proviene de la resistencia variable R5. La resistencia R2 linealiza un poco la escala de afinación. La señal de modulación de frecuencia del generador se envía al conector XS1 desde cualquier fuente externa. Al configurar y probar un receptor de radio AM, la conversión de la modulación de frecuencia en modulación de amplitud ocurre en sí misma debido a la respuesta de frecuencia desigual de la parte del predetector de la ruta de recepción. Puede observar la señal de AM en el último circuito de FI del receptor usando un osciloscopio. Tal solución no siempre es aceptable, pero los moduladores de amplitud simples utilizados en los diseños de generadores de medición de aficionados crean una fuerte modulación de frecuencia espuria incluso en las bandas de HF de baja frecuencia, lo que hace que sea casi imposible usarlos para el propósito previsto. Se aplica un voltaje de diente de sierra al conector XS2 cuando se utiliza el dispositivo como generador de frecuencia de barrido. El oscilador maestro está conectado al seguidor de salida en el transistor VT4 a través del capacitor C12, cuya capacitancia extremadamente pequeña reduce el efecto de la carga en la frecuencia generada y la disminución en la amplitud del voltaje de salida a una frecuencia superior a 30 MHz. . Para eliminar parcialmente la disminución de la amplitud a baja frecuencia, el circuito R12C11 desvía el condensador C14. Un seguidor de emisor simple con una alta impedancia de salida en un transistor bipolar resultó ser la solución más adecuada para un dispositivo de banda ancha de este tipo. El efecto de la carga en la frecuencia es comparable al de un seguidor de fuente FET, y la dependencia de la amplitud frente a la frecuencia es mucho menor. El uso de etapas intermedias adicionales solo empeoró el desacoplamiento. Para asegurar un buen desacoplamiento en los rangos DV-KV, el transistor VT4 debe tener un alto coeficiente de transferencia de corriente, y en los rangos VHF, capacitancias entre electrodos extremadamente pequeñas. La salida del repetidor está conectada al terminal XT1.4, que está destinado principalmente a conectar un medidor de frecuencia, lo que provoca una ligera disminución en el voltaje de salida. La resistencia interna de esta salida en las bandas de HF es de unos 120 ohmios, la tensión de salida es superior a 1 V. Los diodos VD2, VD3, el transistor VT3 y el LED HL1 tienen un indicador de presencia de tensión de RF en la salida de el repetidor Desde el motor de la resistencia variable R18, que sirve como regulador de voltaje de salida, la señal va al divisor R19R20, que, además del desacoplamiento adicional del generador y la carga, proporciona la impedancia de salida de la salida coaxial (conector XW1 ) en las bandas de HF cercanas a los 50 ohmios. En VHF, cae a 20 ohmios. La desviación de frecuencia cuando la posición del control deslizante R18 cambia de la posición superior a la inferior según el esquema alcanza 70 ... 100 kHz a una frecuencia de 100 MHz sin carga y con una carga de 50 Ohm conectada, no más de 2 kHz (a la misma frecuencia). Para medir el voltaje de salida en el conector XW1, se proporciona un detector hecho en las resistencias R15, R17, el diodo VD4 y el capacitor C17. Junto con un voltímetro digital externo o multímetro en modo voltímetro, conectado a los contactos XT 1.3 (más) y XT1.1 (menos), forma un milivoltímetro del valor efectivo de la tensión de salida del generador. Para obtener una escala más lineal, se aplica un voltaje de polarización constante de 4 V al diodo VD1, que se establece mediante una resistencia de ajuste de múltiples vueltas R17. El voltímetro externo debe tener un límite de medición de 2 V. En este caso, se mostrará constantemente una unidad en el dígito superior de su indicador y la tensión de salida medida en milivoltios en los dígitos inferiores. La tensión mínima medida es de unos 20 mV. Por encima de 100 mV, las lecturas serán ligeramente superiores. A un voltaje de 200 mV, el error alcanza el 20%. El generador se alimenta de una fuente de tensión continua estabilizada de 7 ... 15 V o de una batería. Con una fuente de alimentación no estabilizada, la señal de alta frecuencia generada inevitablemente se modulará a una frecuencia de 100 Hz. La instalación del generador debe abordarse con mucho cuidado, la estabilidad de sus parámetros depende de esto. La mayoría de las piezas están montadas en una placa de circuito impreso hecha de material aislante revestido por ambos lados, como se muestra en la fig. 2.
La ubicación de las piezas en el tablero se muestra en la fig. 3. Las almohadillas de lámina de alambre comunes en ambos lados de la placa están interconectadas por puentes de alambre soldados en los orificios, que se muestran llenos. Después del montaje, los elementos del repetidor de salida se cierran en ambos lados del tablero con pantallas de metal, cuyos contornos se muestran con líneas discontinuas. Estas pantallas deben estar soldadas de forma segura alrededor del perímetro, conectadas a la lámina de alambre común. En la pantalla, ubicada en el lado de los conductores impresos, sobre la almohadilla de contacto a la que está conectado el emisor del transistor VT4, se hace un orificio a través del cual pasa un pin de cobre soldado a esta almohadilla. Posteriormente, se le suelda el núcleo central del cable coaxial, yendo a la resistencia variable R18 y al condensador C18. La trenza del cable se conecta a la pantalla del repetidor. El generador utiliza principalmente resistencias fijas y condensadores para montaje en superficie de tamaño 0805. Las resistencias R19 y R20 son MLT-0,125. Condensador C3 - óxido con baja ESR, C7 - óxido de tantalio K53-19 o similar. Inductores L1-L10: inductores estándar, preferiblemente series domésticas DPM, DP2. En comparación con los importados, tienen una desviación de inductancia mucho menor de la nominal y un factor de calidad más alto. En ausencia de un estrangulador de la clasificación requerida, la bobina L10 se puede fabricar de forma independiente enrollando ocho vueltas de cable con un diámetro de 0,08 mm en una resistencia MLT-0,125 con una resistencia de al menos 1 MΩ. Como inductancia L11, se utiliza un trozo de alambre central rígido de un cable coaxial de unos 75 mm de largo. Los capacitores variables de tres secciones con caja de engranajes son extremadamente comunes, pero si no hay uno disponible, también se puede usar uno de dos secciones. En este caso, la carcasa del condensador está conectada a la carcasa del dispositivo y cada sección está conectada a través de un interruptor separado, y una de las secciones está conectada a través de un condensador de estiramiento. Es mucho más difícil controlar un dispositivo con un condensador tan variable. Interruptor SA1 - PM 11P2N, también son aplicables interruptores similares de la serie PG3 o P2G3. Conmutador SA2 - MT1. La resistencia variable R18 es SP3-9b y no se recomienda reemplazarla por una resistencia variable de otro tipo. Si no se encontró la resistencia variable indicada en el circuito, puede reemplazarla con un valor más bajo, pero debe aumentar la resistencia de la resistencia R16 para que la resistencia total de las resistencias R16 y R18 conectadas en paralelo permanezca sin cambios. Resistencia variable R5 - cualquier tipo, R17 - trimmer multivuelta importado 3296. Los diodos GD407A se pueden reemplazar con D311, D18 y diodo 1 N4007, con cualquier rectificador. En lugar de la matriz varicap KVS111A, se permite usar KVS111B, en lugar de 3AR4UC10, cualquier LED rojo. El oscilador maestro es insensible a los tipos de transistores utilizados. El transistor de efecto de campo KP303I se puede reemplazar por KP303G-KP303Zh, KP307A-KP307Zh, y con la corrección de la placa de circuito impreso, por BF410B-BF410D, KP305Zh. Para transistores con una corriente inicial de más de 7 mA, no se requiere la resistencia R7. El transistor bipolar KT3126A se puede reemplazar por cualquier transistor de microondas pnp con capacidades mínimas entre electrodos. Como reemplazo del transistor KT368AM, se puede recomendar el SS9018I. Conector XW1 - tipo F. Cualquier cable se puede incrustar fácilmente en él y, si es necesario, simplemente puede insertar el cable. Bloque de sujeción XT1 - WP4-7 para conectar sistemas acústicos. Los conectores XS1 y XS2 son jacks mono estándar de 3,5 mm. El generador se ensambla en una caja a partir de una fuente de alimentación de computadora. Su instalación se muestra en la fotografía de la Fig. 4. Retire la rejilla del ventilador y cubra el costado de la caja donde estaba ubicada con una placa de chapa de acero con orificios para conectores y controles. Para fijar la placa, utilice todos los orificios para tornillos de la caja.
Monte la placa en un soporte de latón de 30 mm de altura, junto al interruptor SA1, con los conductores impresos hacia arriba. Estañe el punto de contacto del rack con la caja y coloque una pestaña de contacto debajo, que se conecta a la pantalla del repetidor de salida. Si es posible, evite la formación de grandes circuitos cerrados del flujo de corriente de alta frecuencia a través del cable común, lo que lleva a una disminución del voltaje de salida en las bandas de VHF. Coloque la resistencia variable R18 en una pantalla de metal adicional, sujetándola debajo de la brida de la resistencia. Instalación de resistencias R19 y R20 - con bisagras. Conecte su punto común al conector XW1 con un cable coaxial. Instale los elementos detectores del milivoltímetro en una pequeña placa de circuito, que fijará directamente en el conector XW1. Instale el condensador variable C4 en la carcasa a través de las juntas aislantes. Es recomendable hacer una extensión dieléctrica del eje del condensador, en el que se colocará la perilla de sintonización. Pero esto no es necesario, está permitido colocarlo en el eje del capacitor. Conectar el condensador variable al interruptor SA2 ya la placa con un núcleo central rígido desde el cable coaxial. Instale el condensador C5 y conéctelo a la caja al lado del condensador C4. Antes de instalar el interruptor SA1 en el dispositivo, monte los inductores L1-L10 y la resistencia R1 en él. Los ejes de las bobinas vecinas deben ser mutuamente perpendiculares, de lo contrario no se puede evitar su influencia mutua. Esto es especialmente cierto para los rangos de baja frecuencia. Es conveniente alternar bobinas con conductores axiales y radiales. Conecte el cable común a SA1.1 con un paquete de diez o más cables MGTF. Con un cable separado, conecte la resistencia R1 y el contacto móvil de la galleta SA1.2 al cable común. Usando una jeringa con una aguja acortada, aplique todas las inscripciones necesarias en el panel frontal con barniz zapon teñido. Monte el conector de entrada de voltaje de diente de sierra XS2 en el panel posterior para evitar una conexión accidental. Conecte el cable de alimentación allí también. Está duplicado por los contactos XT1.1 (menos) y XT1.2 (más), desde los cuales puede alimentar otros instrumentos de medición o un dispositivo personalizado. Cierre todos los orificios adicionales en la caja con placas de acero soldadas. Montado de acuerdo con las recomendaciones, el dispositivo debería funcionar de inmediato. Debe medir el voltaje de CC en el emisor del transistor VT4. Con la posición superior (según el esquema) del control deslizante de resistencia variable R18, no debe ser inferior a 2 V, de lo contrario, es necesario reducir la resistencia de la resistencia R13. A continuación, debe verificar el funcionamiento del generador en todos los rangos. En VHF, con una gran capacidad de entrada del condensador variable (si está encendido), las oscilaciones se estancan, como se puede ver en la disminución del brillo del LED HL1. Si se enciende la resistencia variable R5, como se muestra en el diagrama, la banda de sintonización en las bandas de VHF no excederá los 15 MHz, y puede ser necesario colocar estas bandas dentro de las bandas de transmisión. En primer lugar, hazlo en el rango VHF1 (65,9 ... 74 MHz) utilizando el condensador trimmer C9 con el interruptor SA2 abierto. A continuación, mueva el interruptor SA1 a la posición VHF2 y, cambiando la longitud del cable que sirve como inductancia L11, logre una cobertura del rango de transmisión de 87,5 ... 108 MHz. Si necesita aumentar mucho la frecuencia, puede reemplazar un trozo de cable con una tira de lámina de cobre o una trenza aplanada de un cable coaxial. Los límites de sintonización de frecuencia del varicap se pueden aumentar significativamente si la resistencia variable R5 recibe voltaje desde la entrada, y no desde la salida del estabilizador integral DA1. Pero esto conducirá a un deterioro notable en la estabilidad de la frecuencia. El ajuste del detector de milivoltímetros consiste en configurar un voltaje de 17 mV con una resistencia de corte R1010 en un multímetro conectado a la salida del detector a cero voltaje de salida del generador (el motor de resistencia variable R18 está en la posición inferior según el diagrama ). Además, al aumentar el rango de voltaje de salida a 280 mV con una resistencia variable (controlada por un osciloscopio), ajuste R17 para que el multímetro muestre 1100 mV. Esto corresponde a un valor efectivo de la tensión de salida de 100 mV. Hay que tener en cuenta que con este milivoltímetro (zona muerta) no se puede medir una tensión de RF inferior a 20 mV, y a una tensión superior a 100 mV sus lecturas serán muy altas. Se recomienda encender el generador una hora antes del inicio de las mediciones. Después de que se calienta, la estabilidad de frecuencia a largo plazo aumentará significativamente. El archivo PCB en formato Sprint Layout 6.0 se puede descargar desde ftp://ftp.radio.ru/pub/2016/01/gener.zip. Literatura
Autor: G. Bondarenko
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