Схема частота задающего генератора

Высокостабильный задающий генератор

Одной из важнейших задач, возникающих при конструировании коротковолнового передатчика, является получение высокого постоянства частоты генерируемых им колебаний. Стабильность частоты передатчика тем выше, чем меньше изменяются параметры колебательного контура его задающего генератора при повышении или понижении температуры, чем слабее влияет на резонансную частоту контура изменение режима работы подключённой к нему лампы и чем больше добротность этого контура (круче его фазовая характеристика).

Чтобы изменения междуэлектродных ёмкостей лампы возможно меньше влияли на частоту генерируемых колебаний, можно увеличить ёмкость контура. Поясним это на примере генератора с самовозбуждением, выполненного по схеме с ёмкостной обратной связью (рис. 1). Ёмкость контура здесь складывается из ёмкости двух последовательно соединённых конденсаторов С1, С2 и междуэлектродных ёмкостей лампы: Сас — между её анодом и управляющей сеткой, Сск — между управляющей сеткой и катодом и Сак — между анодом и катодом. Увеличение или уменьшение междуэлектродных ёмкостей, имеющее место при изменениях (режима работы лампы, колебаниях температуры или механических сотрясениях, изменяет (резонансную частоту контура. Чем больше будут ёмкости конденсаторов С1 и С2, тем меньшим получится относительное отклонение ёмкости контура от среднего значения и, следовательно, тем меньше будет уход частоты генерируемых колебаний.

Рис. 1. Трёхточечная схема самовозбуждающегося генератора с ёмкостной обратной связью.

Однако этот метод повышения стабильности частоты не может дать хороших результатов, так как увеличение ёмкости контура ведёт к уменьшению его добротности (на заданной частоте добротность контура получается тем большей, чем больше его индуктивность и меньше ёмкость).

Каким же образом можно ослабить влияние изменения междуэлектродных ёмкостей лампы на частоту генерируемых колебаний, не увеличивая общей ёмкости контура? Это можно сделать, включив последовательно с делителем напряжения С1С2, составленным из конденсаторов относительно большой ёмкости, третий конденсатор С3 сравнительно небольшой ёмкости (рис. 2). При этом общая ёмкость контура уменьшится, добротность его получится высокой, а влияние междуэлектродных ёмкостей лампы на частоту генерируемых колебаний будет ослаблено, так как эти ёмкости будут подключены параллельно к большим ёмкостям С1 и С2, и изменение междуэлектродных ёмкостей не вызовет заметного изменения общей ёмкости контура.

К достоинствам рассмотренной схемы относится также и то, что содержание гармоник в генерируемых ею колебаниях весьма мало. Объясняется это следующим. Переменная составляющая анодного тока лампы проходит от её анода к катоду одновременно по двум путям, первым из которых является конденсатор С1, а вторым — цепь, состоящая из последовательно соединённых конденсатора С3, катушки L и конденсатора С2. С повышением частоты сопротивление конденсатора С1 уменьшается, а цепи C3LC2 увеличивается, так как в неё входит катушка L сравнительно большой индуктивности. Вследствие этого в цепь C3LC2 ответвляется лишь незначительная часть тока гармонических составляющих.

Напряжение на управляющую сетку лампы снимается с конденсатора С2. Так как с повышением частоты ослабевает ток в цепи C3LC2 и одновременно уменьшается сопротивление конденсатора С2, напряжение гармоник, подводимое к управляющей сетке лампы, оказывается весьма малым. Таким образом, в этой схеме обратная связь для гармоник получается очень слабой, вследствие чего они имеют небольшие амплитуды.

Рис. 2. Трёхточечная схема самовозбуждающегося генератора с ёмкостной обратной связью и дополнительной малой ёмкостью С3

Схема рис. 2 отличается от схемы рис. 1 ещё и тем, что в ней из-за наличия конденсатора С3 колебательный контур LC1C2C3 слабо связан с лампой (на управляющую сетку лампы подаётся лишь незначительная часть высокочастотного напряжения, образующегося на этом контуре). Вследствие этого при больших ёмкостях конденсаторов С1 и С2 значительно снижается отдаваемая генератором мощность.

Стабильность частоты колебаний, создаваемых генератором, собранным по схеме рис. 2, при хорошем его конструктивном выполнении очень высока, и с влиянием на частоту изменений питающих напряжений практически можно не считаться. Чтобы высокая стабильность частоты сохранялась в течение длительного времени, ёмкость С3 желательно составлять из двух-трёх конденсаторов, один из которых следует брать с отрицательным температурным коэффициентом. Установка нужной частоты обычно производится изменением ёмкости С3.

Чтобы уменьшить влияние нагрузки на задающий генератор, последующую ступень обычно делают апериодической или ставят в режим удвоения частоты, причём напряжение смещения лампы этой ступени подбирают таким, чтобы она работала без сеточных токов.

Ослабление влияния изменений междуэлектродных ёмкостей лампы на частоту колебаний может быть достигнуто и в трёхточечной схеме с автотрансформаторной обратной связью (рис. 3) подключением лампы к части витков контурной катушки. При этом междуэлектродные ёмкости оказываются присоединёнными параллельно не всему контуру, а к части его, вследствие этого их изменения и будут меньше влиять на частоту. Однако схема рис. 3 по сравнению со схемой рис. 2 обладает существенным недостатком, заключающимся в том, что вследствие наличия в ней индуктивного делителя напряжения коэффициент обратной связи, а вместе с тем и содержание гармоник увеличиваются с ростом частоты (в противоположность схеме рис. 2). По этой причине стабильность частоты колебаний в этой схеме получается несколько ниже, чем в предыдущей (частота больше зависит от изменений питающих напряжений).

При конструировании задающего генератора по схеме рис. 2 нужно учитывать, что на конденсаторе С3, входящем в делитель напряжения С1С2С2, падает наибольшая часть напряжения; поэтому напряжение, подводимое к управляющей сетке лампы, может оказаться недостаточным для самовозбуждения генератора. Для облегчения самовозбуждения следит применять контурную катушку с возможно большей добротностью.

Рис. 3. Трёхточечная схема самовозбуждающегося генератора с автотрансформаторной связью

Для уменьшения вносимых потерь катушку следует выполнять на керамическом каркасе из голого медного провода и располагать её на достаточно большом расстоянии (не менее одного её диаметра) от экранов. Чтобы индуктивность катушки возможно меньше изменялась при колебаниях температуры, её следует наматывать с сильным натяжением, нагревая при этом провод до температуры 70-100°С. При выполнении задающего генератора на частоты 0,85 и 1,7 мГц для повышения добротности контура катушку можно намотать из литцендрата. В этом случае для уменьшения зависимости индуктивности катушки от температуры её нужно наматывать с натяжением, а затем её витки приклеить к каркасу раствором полистирола в нитробензоле.

Если генератор не самовозбуждается, следует увеличивать ёмкость С3, уменьшая соответственно ёмкости С1 и С2. Однако такое изменение указанных ёмкостей снижает устойчивость частоты генерируемых колебаний.

Рис. 4. Практическая схема задающего генератора с высокой стабильностью частоты

На рис. 4 приведён вариант практической схемы задающего генератора, отличающийся высокой стабильностью частоты. Здесь анод лампы заземлён для высокочастотной составляющей с помощью конденсатора С7. Напряжение на вход следующей ступени снимается с высокочастотного дросселя Др индуктивностью в 3-5 мГн, включённого в цепь катода лампы. Конденсаторы С4 и С5 служат для компенсации температурного коэффициента частоты генератора. Индуктивность контурной катушки должна выбираться с таким расчётом, чтобы суммарная ёмкость конденсаторов С3, С4 и С5 не превышала 100-150 пф. В последней схеме можно применить триод 6С2С или пентоды 6Ж4, 6Ж8 и др. в триодном включении.

Простой широкополосный генератор сигналов ВЧ

Предлагаемый высокочастотный генератор сигналов привлекает простотой конструкции и обеспечивает стабилизацию выходного напряжения в широкой полосе частот.

Общеизвестны требования, предъявляемые к широкополосному генератору сигналов. В первую очередь, это достаточно малая величина выходного сопротивления, позволяющая согласовать его выход с волновым сопротивлением коаксиального кабеля (обычно 50 Ом), и наличие автоматической регулировки амплитуды выходного напряжения, поддерживающей его уровень практически постоянным независимо от изменения частоты выходного сигнала. Для диапазона СВЧ (выше 30 МГц) большое значение имеют простая и надежная коммутация диапазонов, а также рациональная конструкция генератора.

Вебинар «Экономичные решения МЕAN WELL для надежных разработок» (30.09.2021)

Принципиальная схема прибора представлена на рис. 1. Транзисторы VT1, VT2 совместно с переменным конденсатором установки частоты С1 и индуктивностями L1 — L4 образуют задающий генератор (диапазон частот 2. 160 МГц). Делитель R1R5 задает напряжение смещения для этих транзисторов по постоянному току. Резисторы, имеющие малую величину сопротивления, включены в цепи базы (затвора) транзисторов VT1 — VT4; они служат для подавления паразитной генерации высокочастотных транзисторов. Регулировкой тока, протекающего через общий резистор R6 в цепи эмиттеров транзисторов VT1 и VT2, может быть установлен режим синусоидальных колебаний с малыми искажениями при амплитуде напряжения в несколько вольт.

Читайте также  Схема трехфазного генератора переменного тока 380

Высокочастотный сигнал с генератора через конденсатор С4 поступает на затвор полевого транзистора VT3. Этим обеспечивается почти идеальная развязка нагрузки и генератора. Для установки напряжения смещения транзисторов VT3 и VT4 служат резисторы R7, R8, а токовый режим каскада определяют резисторы R12 — R 14. Для увеличения степени развязки выходное высокочастотное напряжение снимается с коллекторной цепи VT4.

Для стабилизации уровня сигнал ВЧ через конденсатор С9 подводится к выпрямителю с удвоением напряжения, выполненного на элементах VD1, VD2, С10, С11, R15. Пропорциональное амплитуде выходного сигнала выпрямленное напряжение дополнительно усиливается в цепи управления на VT5 и VT6. При отсутствии сигнала ВЧ транзистор VT6 полностью открыт; при этом к задающему генератору поступает максимальное напряжение питания. В результате облегчаются условия самовозбуждения генератора и в начальный момент устанавливается большая амплитуда его колебаний. Но это напряжение ВЧ через выпрямитель открывает VT5, при этом напряжение на базе VT6 увеличивается, что приводит к уменьшению напряжения питания генератора и в конечном счете к стабилизации амплитуды его колебаний. Равновесное состояние устанавливается при амплитуде сигнала ВЧ на коллекторе VT4 несколько выше 400 мВ.

Переменный резистор R17 (показан как потенциометр) в действительности представляет собой ВЧ аттенюатор и при отсутствии нагрузки на его выходе максимальное напряжение достигает четверти входного, т.е. 100 мВ. При нагрузке коаксиального кабеля на сопротивление 50 Ом (что является необходимым для его согласования в частотном диапазоне от 50 до 160 МГц и выше) на выходе генератора устанавливается напряжение ВЧ около 50 мВ, которое регулировкой аттенюатора может быть уменьшено до необходимого уровня.

В качестве регулятора R17 в схеме генератора был использован 50-омный аттенюатор фирмы Prech. Если для некоторых конкретных применений не требуется регулировки уровня выходного напряжения, аттенюатор R17 может быть заменен фиксированным резистором с сопротивлением 50 Ом.

Однако и в этом случае сохраняется возможность регулировки уровня напряжения ВЧ в некоторых пределах: с этой целью конденсатор С9 присоединяют не к коллектору VT4, а к его эмиттеру, при этом приходится учитывать небольшое изменение (уменьшение) уровня сигнала на высших частотах рабочего диапазона. Тогда нагрузку для VT4 образуют аттенюатор R17 и резисторы R11, R12. Увеличение амплитуды выходного высокочастотного напряжения может быть достигнуто замыканием резистора R11 проволочной перемычкой, если же требуется уменьшить амплитуду выходного напряжения, то резистор R11 оставляют в устройстве, а конденсаторы С7, С8 выпаивают. Еще большее уменьшение уровня выходного сигнала может быть получено снижением величины сопротивления R17, но в этом случае уже не будет согласования с кабелем, а на частотах выше 50 МГц это недопустимо!

Все детали генератора расположены на печатной плате небольших размеров. Катушки индуктивности генератора L1 — L3 намотаны на каркасах диаметром 7,5 мм. Их индуктивности подстраивают ферритовыми сердечниками с малыми потерями, предназначенными для работы в диапазоне УКВ. Катушка L3 имеет 62 витка, L2 — 15 и L1 — 5 витков провода ПЭЛ 0,2 (намотка всех катушек в один слой). Индуктивность WL1 выполнена в виде шлейфа, который одной своей стороной прикреплен к переключателю диапазонов, а другой — к конденсатору С1 переменной емкости. Размеры шлейфа приведены на рис. 2. Он выполнен из медного посеребренного провода диаметром 1,5 мм; для фиксации расстояний между его проводниками применяются три пластины из изоляционного материала с малыми потерями (например фторопласта), в которых просверлены по два отверстия диаметром 1,5 мм, находящиеся соответственно на расстоянии 10 и 2,5 мм (рис. 2).

Весь прибор размещают в металлическом корпусе размерами 45х120х75 мм. Если аттенюатор и ВЧ разъем установлены в корпусе на стороне, противоположной той, на которой находится печатная плата, то внутри корпуса прибора еще остается достаточно места для узлов блока питания: трансформатора питания мощностью 1 Вт с понижением напряжения сети до 15 В, выпрямительного моста и микросхемы 7812 (отечественный аналог- КР142ЕН8Б). В корпусе может быть размещен также миниатюрный частотомер с предварительным делителем частоты. При этом вход делителя следует подключить к коллектору VT4, а не к выходному разъему, что позволит производить отсчет частоты при любом напряжении ВЧ, снимаемом с аттенюатора R17.

Возможно изменение частотного диапазона прибора путем изменения индуктивности катушки контура или емкости конденсатора С1. При расширении частотного диапазона в сторону более высоких частот следует уменьшать потери контура настройки (применение в качестве С1 конденсатора с воздушным диэлектриком и керамической изоляцией, катушек индуктивности с малыми потерями). Кроме того, диоды VD1 и VD2 должны соответствовать этому расширенному диапазону частот, в противном случае с увеличением частоты выходное напряжение генератора будет увеличиваться, что объясняется уменьшением эффективности цепи стабилизации.

Для облегчения настройки параллельно С 1 подключают дополнительный переменный конденсатор малой емкости (электрический верньер) или же применяют механический верньер к конденсатору настройки с передаточным отношением 1:3 — 1:10.

По материалам журнала Funkschau, 1981, N25/26, с. 134-136.

В этой конструкции транзисторы BF199 могут быть заменены отечественными — КТ339 с любым буквенным индексом, а при расширении диапазона генератора в сторону более высоких частот — КТ640, КТ642, КТ643. Вместо полевого транзистора BFW11 допустимо установить КП307Г или КП312, а вместо транзистора ВС252С подойдет КТ3107 с индексами Ж, И, К или Л. В качестве диодов можно применить детекторные диоды СВЧ, например, 2А201, 2А202А. Если же генератор работает на частотах, не превышающих 100 МГц, то могут быть использованы и диоды типа ГД507А (с коррекцией сопротивления резистора R11). Переключатель SA1 — ПГК. Мощность резисторов — 0,125 или 0,25 Вт.

Конденсатор С1 должен быть с воздушным диэлектриком и иметь керамическую или кварцевую изоляцию как статорных пластин от корпуса, так и роторных от оси; его максимальную емкость лучше ограничить 50 пф. Аттенюаторы типа, который применен в генераторе, нашей промышленностью не выпускаются. Вместо него допускается использовать плавный регулятор в цепи авторегулирования и обычный ступенчатый аттенюатор с П или Т-образными звеньями на выходе.

Можно попытаться также самим изготовить аттенюатор с плавной регулировкой выходного напряжения, доработав для этой цели стандартные переменные резисторы. Отметим, что диапазон регулировки выходного уровня самодельных аттенюаторов можно существенно увеличить, если изготовить их на основе ползункового переменного резистора, к проводящему слою которого с одной стороны по всей длине прикреплена узкая металлическая полоска. Ее соединяют с общим проводом и корпусом.

Схема частота задающего генератора

схемы одноконтурных автогенераторов
Отношение напряжений на сетке лампы и на контуре называется коэффициентом обратной связи k. В схемах на рис. 7-17 коэффициенты обратной связи определяются соответственно следующими соотношениями:
k=M, k=L2/L1, k=C1/C2
Одноконтурные автогенераторы просты в эксплуатации, позволяют при допустимой неравномерности мощности по диапазону получить перекрытие примерно до 2 раз. Однако они удовлетворительно работают только до диапазона коротких волн. Их основной недостаток заключается в том, что контур, определяющий частоту, является нагрузкой генератора, где выделяется высокочастотная мощность, и он же связывается с внешней нагрузкой. Из-за нагрева деталей происходит изменение параметров контура и уходит частота, а из-за связи с внешними цепями уменьшается добротность контура и в него вносятся изменяющиеся реактивные сопротивления, что также приводит к уходу частоты.
На рис. 7-18 изображена схема двухконтурного автогенератора с электронной связью, полученная путем включения последовательно с основным контуром 1 в схеме на рис. 7-17 б дополнительного контура 2. Если Rэ2>> Rэ1, то основная доля генерируемой мощности выделяется в контуре 2, связанном с внешней нагрузкой. Этим в основном решается вопрос о разделении между контурами функций стабилизации частоты, выделения мощности и связи с нагрузкой, чем и устраняются отмеченные выше недостатки одноконтурных генераторов.

схемы двухконтурного автогенератора с электронной связью
Для ослабления емкостной связи между контурами используют лампы с экранирующими сетками, а контуры разделяют экранами. Общую точку соединения контуров заземляют по высокой частоте, и катод (нить накала) лампы поэтому подключают в схему через разделительные высокочастотные дроссели Др. Связь между контурами осуществляется только за счет общего электронного потока, чем и объясняется название такой схемы. Связь можно ослабить настройкой внешнего контура на одну из высших гармоник анодного тока лампы. Это не только позволяет повысить стабильность частоты генератора, но и дает возможность получать повышенные частоты на выходе.
На коротких и ультракоротких волнах основное распространение получили двухконтурные автогенераторы с обратной связью через одну из междуэлектродных емкостей. Общая точка контуров обычно заземля ется по высокой частоте. По этому признаку генераторы называют: «с общим катодом» (рис. 7-19а), «с общей сеткой» (рис. 7-19б), «с общим анодом» (рис. 7-19в). Генераторы возбуждаются на одной из двух собственных частот (частот связи) системы связанных контуров. Частоты связи всегда отличны от собственных частот обоих контуров и зависят от связи контуров и их настройки.

Читайте также  Трансмиссия нивы 21214 схема

схемы двухконтурных автогенераторов со связью через междуэлектронные ёмкости
В генераторе с общим катодом следует устанавливать частоту контура 1 ниже частоты контура 2, тогда в системе возбуждается частота связи, близкая к частоте контура 1, настройка которого будет в основном определять частоту генерируемых колебаний. Мощность в контуре 1 выделяется небольшая, поскольку он включен в сеточную цепь. Основная доля генерируемой мощности выделяется в контуре 2, включенном в анодную цепь. Его и связывают с внешней нагрузкой. Чем. больше контур 2 расстроен относительно контура 1, тем меньше его влияние на частоту генератора, но при этом уменьшается мощность на выходе.
В схеме с общим анодом также выгодно, чтобы контур 2 в анодной цепи служил для выделения мощности и связи с нагрузкой, а контур 1 определял частоту. Для этого контур 2 нужно настроить на частоту ниже частоты контура 1. В схеме с общей сеткой такого разделения функций достичь не удается. В ней контур 2 настраивают на частоту ниже контура 1. Последний определяет частоту и в нем же выделяется основная доля мощности.

Схемы генераторов применяемых в технике:

схема генератора тропосферной станции

схема опорного кварцевого генератора радиорелейной станции

схема ГПД возбудителя гетеродина радиорелейной станции

схема гетеродина блока ПЧ радиорелейной станции

7-11. ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ КАСКАДЫ ПЕРЕДАТЧИКОВ
Промежуточные каскады служат:
1) для усиления мощности задающего генератора до уровня, необходимого для возбуждения выходного каскада;
2) для повышения частоты генерируемых колебаний;
3) для развязки задающего генератора от выходного каскада, режим которого резко изменяется при модуляции.
Они представляют собой усилители сложной схемы и рассчитываются по приведенным выше формулам на получение в нагрузке мощности, необходимой для возбуждения следующего каскада. Нагрузочным сопротивлением усилителя служит входное сопротивление следующего каскада, под которым понимают Zвх=Uс/Ic1
В ряде случаев, для того чтобы как можно меньше нагружать задающий генератор, следующий за ним промежуточный каскад ставят в режим без сеточных токов (Iс1=0 и Rвх=бесконечность). Это является эффективной мерой повышения стабильности частоты, но такая мера связана с энергетическим проигрышем, так как для прекращения сеточных токов напряжение на управляющей сетке лампы должно быть отрицательным, а при этом лампа недоиспользуется по току. Чтобы это недоиспользование было минимальным, следует выбирать лампы с левыми характеристиками, т. е. тетроды и пен тоды. В буферных каскадах смещение снимается с потенциометра в общих цепях питания или создается за счет катодного тока.
При использовании умножителей частоты также целесообразно выбирать тетроды и пентоды, причем особенно важ- но, чтобы они имели максимальную крутизну. Это позволяет уменьшить напряжение возбуждения и смещения, которые весьма велики в умножителях. Для уменьшения мощности возбуждения особенно желательно выбирать лампы с малыми токами первой сетки (лучевые тетроды и пентоды). Однотактные каскады могут выделять как четные, так и нечетные, а двухтактные только нечетные гармоники.
В зависимости от мощности и рабочего диапазона в промежуточных каскадах любительских передатчиков используются лампы типов 6Ж1П, 6Ж9П, 6Ж11П, 6П15П, ГУ-17, ГУ-32 и др.

7-10. ВЫХОДНЫЕ КАСКАДЫ ПЕРЕДАТЧИКОВ
Выходные каскады обеспечивают заданную мощность в антенне и необходимую степень подавления высших гармоник, создающих помехи в других каналах и при приеме телевидения. Обычно в выходных каскадах осуществляется управление колебаниями (модуля ция). В диапазоне средних и коротких волн при малой величине активной составляющей входного сопротивления антенны можно использовать простую схему, в которой антенна, включенная в анодную цепь лампы, играет роль нагрузочного контура (рис. 7-15).

выходные каскакды простой схемы
Для настройки нагрузочного контура в резонанс в цепь включается орган настройки (хн, rн), а для регулировки эквивалентного сопротивления нагрузки — орган анодной связи (хсв, rcв). Из условий резонанса Xн + Xсв + XвхА = О и получения оптимальной нагрузки
Rэ=Rэ.гр=Х2св/rвхА + rн +rсв можно найти Хн и Хсв.
Ток в нагрузочном контуре обтекает последовательно все элементы, следовательно, выделяемая Б них мощность пропорциональна их активным сопротивлениям. Поэтому доля мощности, передаваемая в полезную нагрузку, тем больше, чем больше отношение rвхА/rн+rсв
С другой стороны для получения требуемого лампой сопротивления нагрузки необходимо, чтобы сопротивления потерь были достаточно малы. Поэтому простая схема может быть использована только при малых входных сопротивлениях антенны. Для лучшей передачи мощности в антенну необходимо выбирать элементы связи и настройки с малыми потерями. Последнее достигается, если орган связи частично компенсирует реактивность антенны. Для этого при индуктивном характере ХвхА надо выбирать в качестве органа связи конденсатор (рис. 7-15, а), а при емкостном ХвхА — вариометр (рис. 7-15б).
С точки зрения фильтрации высших гармоник предпочтительнее схема на рис. 7-15 а, однако и она при мощности передатчика более 100 вт обычно не дает необходимого подавления гармоник.
Лучшую фильтрацию гармоник и более эффективную работу при значительных изменениях входного сопротивления антенны (оно может изменяться практически от единиц до тысяч ом) можно получить при использовании каскадов сложной схемы (рис. 7-16), в которых антенна не включается в анодную цепь каскада, а связывается с промежуточным контуром.

выходные каскакды сложной схемы
Лучшее подавление гармоник достигается путем дополнительной фильтрации в промежуточном контуре. Связь лампы с антенной через промежуточный контур дает возможность трансформировать входное сопротивление антенны и тем самым регулировать нужным образом нагрузку генератора.
При малом входном сопротивлении антенны (например, несимметричная антенна, работающая на нечетных гармониках) применяется схема последовательной настройки (рис. 7-16, с). Когда достигнут резонанс, мощность, передаваемая в антенну,
P=1/2xU2a/rкА=1/2хI2кХсв/rкА, где rкА = rвхА + rн +rсв
Если входное сопротивление велико, то для передачи необходимой мощности в антенну требуется большая связь (хсв), которую часто невозможно реализовать. В этом случае используют параллельную схему настройки антенны (рис. 7-16б). Здесь большое сопротивление антенны мало шунтирует антенный контур и поэтому для возбуждения в нем интенсивных колебаний требуется небольшая связь, которую всегда можно осуществить.
На практике встречается довольно много вариантов различных схем выходных каскадов. С точки зрения фильтрации высших гармоник наилучшей является схема с двойной емкостной связью (рис. 7-16в). Она, же может быть использована и при любых входных сопротивлениях антенны.
При выборе схемы выходного каскада всегда следует стремиться симметричную антенно-фидерную систему связывать с симметричным (двухтактным), а несимметричную — с однотактным каскадом. Если это невыполнимо, то необходимо принять специальные меры для устранения паразитных емкостных связей, приводящих к нарушению симметрии каскада или антенно-фидерной системы.

РЕКЛАМА:

# Посещая рекламные объявления — Вы выражаете благодарность создателям сайта :)

Схемы задающих ВЧ генераторов для использования в радиопередатчиках

В любом электронном устройстве, как известно, можно выделить ряд отдельных узлов, каждый из которых выполняет свою определенную функцию. Например, такие функциональные части как усилителинизких и высоких частот, различные фильтры, индикаторы, источники питания и др.

Одними из важнейших частей, определяющих основные параметры приемо-передающих средств, являются задающие высокочастотные (ВЧ) генераторы — автогенераторы. Эти узлы генерируют ВЧ-колебания, необходимые для работы данных устройств.

Как известно в конвертерах и в супергетеродинных приемниках происходит преобразование входной частоты — частоты принимаемой радиостанции. При этом после преобразования выходная частота представляет собой разность или сумму входной частоты (частоты радиостанции) и частоты, генерируемой специальным встроенным генератором — гетеродином.

Это позволяет с помощью конвертеров осуществлять прием на радиоприемник радиосигналов в других радиодиапазонах (например, КВ-радиосигналов на СВ-радиоприемник, радиостанции УКВ-диапазона 65-74 МГц на УКВ-радиоприемник с диапазоном Х7-108 МГц и т.д), а в супергетеродинных приемниках принцип преобразования частот позволяет достигать высокой чувствительности и избирательности.

В радиопередатчиках частота задающего генератора, как правило, является несущей. В сложных конструкциях иногда используется принцип умножения частоты, т.е. частота несущей в несколько раз выше частоты задающего генератора. Передача информации осуществляется амплитудной или частотной модуляцией (АМ, ЧМ) несущей.

Читайте также  Камаз 4310 схема трансмиссии

После соответствующего усиления промодулированные ВЧ-колебания (ВЧ-сиг-нал) поступают в передающую (излучающую радиоволны) антенну.

В простейших передатчиках промодулированные с помощью достаточно простых цепей ВЧ-колебания, созданные задающим генератором, с его выхода сразу поступают в антенну’. Часто это происходит с минимальным согласованием (или без согласования) с антенной.

Поэтому параметры таких маломощных передатчиков в очень большой степени зависят от параметров задающего генератора — стабильности частоты, коэффициента гармоник, амплитуды ВЧ-колебаний, мощности генератора и т.д. Мощность простейших передатчиков сравнительно не высока, и дальность обычно ограничивается несколькими сотнями метров.

В генераторах — автогенераторах, используемых в конвертерах, приемниках и передатчиках, транзисторы обычно включают по схеме с общей базой (ОБ) или с общим коллектором (ОК). В схемах с ОБ выходное сопротивление, а в схемах с ОК входное сопротивление имеют большие величины.

Они вносят небольшие затухания в резонансные контуры, входящие в состав генераторов и включенные на выходе и входе данных схем соответственно. Это способствует улучшению стабильности частот и амплитуд генерируемых колебаний.

Влияние изменений параметров транзисторов (от температуры, времени, изменения напряжения питания и т.д.) на генерируемые частоты уменьшают, включая соответствующие резисторы в цепи коллекторов и эмиттеров этих транзисторов (вводят отрицательные обратные связи). Для повышения стабильности частот автогенераторы часто питают через стабилизаторы напряжений.

Высокочастотные генераторы на биполярных транзисторах

В схемах высокочастотных генераторов на биполярных транзисторах, обеспечивающих удовлетворительную работу’ на частотах до десятков мегагерц, широко применяют трехточечные схемы. Оптимальная величина положительной обратной связи в схемах индуктивных трехточек (рис.

1, а, б) устанавливается выбором места положения отвода от витков катушки L1, а в схеме трехточки с емкостным делителем (рис. 1.1, в) — выбором отношения емкостей СЗ/С4.

На частотах десятки и сотни мегагерц хорошо работают генераторы на биполярных транзисторах по схеме, представленной на рис. 1.1 .г. Оптимальная величина обратной связи для этой схемы устанавливается подбором величины емкости конденсатора С, включенного между коллектором и эмиттером транзистора генератора.

Во всех схемах генераторов для нормальной и устойчивой их работы следует применять транзисторы с граничными частотами в по крайней мере в 2-3 раза выше рабочих частот данных генераторов.

Примеры схем задающих генераторов на биполярных транзисторах

Рис.1. Примеры схем задающих генераторов на биполярных транзисторах.

При повторении приведенных схем рекомендованы следующие значения элементов (а, б, в — частота 100 кГц -10 МГц, г — частота 10 МГц — 100 МГц).

Для схемы на рис. 1,а:

  • R1=220-270, R2=47-100, R3=2.4к-3.3к, R5=560-750;
  • С2=0.01, С3=0.01, С4= 1000-0.1;
  • R4 — зависит от режимов транзистора (ток, напряжение);
  • С1 — зависит от частоты генератора.

Для схемы на рис. 1,6:

  • R1=100-150, R2=10-20, R3=8.2к-12к, R5=560-750;
  • С2=0.01, С3=0.01, С4= 1000-0.1;
  • R4 — зависит от режимов транзистора (ток, напряжение);
  • емкость С1, параметры L1 и L2 зависят от частоты генератора.

Для схемы на рис. 1,в:

  • R1=3-30к, R2=3-30к (обычно R1=R2), RЗ=240-1к;
  • С2=220, С3=820, С4=910;
  • R1 — зависит от режимов транзистора (ток, напряжение);
  • емкость С1, параметры L1 зависят от частоты генератора.

Для схемы на рис. 1,г:

  • R1=1.5к, R2=3.9к, R3=2.2к
  • С2= 10-100, С3= 1000-2200, С4= 1000-0.01.
  • Емкость С1, параметры L1 зависят от частоты генератора.

Изменением значения емкости С2 устанавливается величина обратной связи (положительной !). В некоторых вариантах данной схемы резистор RЗ шунтируется конденсатором.

При выборе элементов и настройке схемы необходимо учитывать, что недостаточная глубина обратной связи (положительной) приводит к неустойчивой работе схемы — к отсутствию или срыву генерации, избыточная — к появлению гармоник основной частоты.

В генераторах могут быть использованы любые высокочастотные транзисторы, например, ГТЗ11, ГТЗ13, КТЗ15, КТ361, КТЗ102, КТЗ107 и многие др.

Отбор мощности от генераторов можно производить с помощью индуктивной или емкостной связи. Чтобы нагрузка возможно меньше влияла на генерируемую частоту, связь должна быть слабой.

Высокочастотные генераторы на полевых транзисторах

Схемы генераторов могут быть построены с использованием полевых транзисторов. При этом могут быть использованы как полевые с каналом р- (например, КП103) или n-типа (например, КП303), так и полевые транзисторы с изолированным затвором — МОП-транзисторы (например, КП305). В последнем случае схемы отличаются простой структурой и высокими параметрами.

Примеры схем задающих генераторов на полевых транзисторах с изолированными затворами

Рис. 2. Примеры схем задающих генераторов на полевых транзисторах с изолированными затворами.

На рис. 2 представлены примеры схем генераторов, построенных на полевых транзисторах с изолированным затвором — МОП-транзис-торах. В данных схемах генераторов могут быть использованы, например, МОП-транзисторы 2П305, КП305 и др.

Конкретный выбор варианта схемы (2.а — 2.г) зависит как от способа возбуждения и отбора мощности, так и от типа используемого транзистора. Наиболее простыми являются схемы на рис. 2.а и 2.6 при использовании транзисторов с изолированными затворами КП305Ж, КП305Е и транзисторов с аналогичными характеристиками типа 2П305.

В этом случае для данных схем используются только элементы L1, С1, Т1. Именно эти варианты будут использованы в передатчиках с задающими генераторами на полевых транзисторах — МОП-транзисторах. Использование подобных схем позволяет создавать миниатюрные радиопередатчики, обладающие отличными параметрами.

При этом сам передатчик можно уместить в объеме 1 кубического сантиметра, а вместе с миниатюрным микрофоном — 1.5-2 см^2.

Литература: Рудомедов Е.А., Рудометов В.Е — Электроника и шпионские страсти-3.

Генератор на базе таймера NE555

Микросхема интегрального таймера 555 была разработана 44 года назад, в 1971 году и до сих пор популярна. Пожалуй, ещё ни одна микросхема так долго не служила людям. Чего только на ней не собирали, даже поговаривают, что номер 555 — это число вариантов её применения :) Одно из классических применений 555 таймера — регулируемый генератор прямоугольных импульсов.
В этом обзоре будет описание генератора, конкретное применение будет в следующий раз.

Плату прислали запечатанной в антистатический пакетик, но микросхема очень дубовая и статикой её так просто не убить.

Качество монтажа нормальное, флюс не отмыт


Схема генератора стандартная для получения скважности импульсов ≤2

Даташит NE555

Красный светодиод подключен на выход генератора и при малой выходной частоте — мигает.
По китайской традиции, производитель забыл поставить ограничивающий резистор последовательно с верхним подстроечником. По спецификации, он должен быть не менее 1кОм, чтобы не перегружать внутренний ключ микросхемы, однако, реально схема работает и при меньшем сопротивлении — вплоть до 200 Ом, при котором происходит срыв генерации. Добавить ограничивающий резистор на плату затруднительно из-за особенности разводки печатной платы.
Диапазон рабочих частот выбирается установленной перемычной в одной из четырёх позиций
Частоты продавец указал неверно.

Реально измеренные частоты генератора при питающем напряжении 12В
1 — от 0,5Гц до 50Гц
2 — от 35Гц до 3,5kГц
3 — от 650Гц до 65кГц
4 — от 50кГц до 600кГц
On-Line расчёт цепей генератора (примерный)
Нижний резистор (по схеме) задаёт длительность паузы импульса, верхний резистор задаёт период следования импульсов.
Напряжение питания 4,5-16В, максимальная нагрузка на выходе — 200мА

Стабильность выходных импульсов на 2 и 3 диапазонах невысока из-за применения конденсаторов из сегнетоэлектрической керамики типа Y5V — частота сильно уползает не только при изменении температуры, но даже при изменении питающего напряжения (причём в разы). Рисовать графики не стал, просто поверьте на слово.
На остальных диапазонах стабильность импульсов приемлемая.

Вот что он выдаёт на 1 диапазоне
На максимальном сопротивлении подстроечников

В режиме меандр (верхний 300 Ом, нижний на максимуме)

В режиме максимальной частоты (верхний 300 Ом, нижний на минимум)

В режиме минимальной скважности импульсов (верхний подстроечник на максимуме, нижний на минимуме)

Для китайских производителей: добавьте ограничивающий резистор 300-390 Ом, замените керамический конденсатор 6,8мкФ на электролитический 2,2мкФ/50В, и замените конденсатор 0,1мкФ Y5V на более качественный 47нФ X5R (X7R)
Вот готовая доработанная схема

Себе генератор не переделывал, т.к. указанные недостатки для моего применения не критичны.

Вывод: полезность устройства выясняется, когда какая-либо Ваша самоделка потребует подать на неё импульсы :)
Продолжение следует…

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: