ГПД на 135 МГц

Dipl.-Ing. W. Liess

 

 Для изготовлении стабильного, перестраиваемого в пределах 2 МГц, работающего в диапазоне 135 МГц, генератора, используемого обычно в трансиверах (приёмниках) двухметрового диапазона, можно выбрать один из 4 их типов:

-         кварцевый генератор с уводом частоты (VXO); диапазон в 2 МГц может быть перекрыт здесь только путём переключения кварцевых резонаторов;

-         свободно-генерирующий LC генератор (VFO);

-         синтезатор частот (ФАПЧ);

-         синтез частот путём смешения (Super-VFO, VFX).

 В принципе, можно предложить ещё 4 способа, например, уже приведённые выше, но с использованием умножителей частоты, но… у каждого из восьми есть свои недостатки.

 В современной обстановке во время УКВ соревнований, когда от сигналов радиостанций “яблоку упасть некуда”, своей максимально достижимой спектральной чистотой, подаваемого на смесители приёмопередатчиков напряжения, выгодно отличаются VXO и LC генератор, хотя, используя достаточную развязку, фильтрацию и экранировку, в любительских условиях можно получить достаточный уровень побочных излучений (60 дБ) со всеми, предложенными выше, 4 типами гетеродинов.

 При использовании только в приёмниках с преобразованием “вниз” (на более низкую, чем принимаемые частоты, ПЧ), очень редко задаются целью получить высокую спектральную чистоту напряжения местного генератора (гетеродина), обычно, здесь не производится никаких расчётов, отсутствуют и нормативные требования. Если напряжение, поступающее, например, от синтезатора с ФАПЧ или Super-VFO (т. е., ГПД с кварцевой “подставкой”, используется принцип смешения частот в самом гетеродине) должно отвечать определённым требованиям в смысле спектральной чистоты, то это уже предполагает меры по развязке, фильтрации и экранировке в самом генераторе (и генератора - гетеродина от остальных узлов приёмника), те же требования необходимо соблюдать при проведении измерений. Проще всего решается проблема спектральной чистоты при применении VXO (перестраиваемого кварцевого генератора). В пользу применения этого типа гетеродина говорит его очень низкий уровень (одновременно генерируемых) побочных частот (из-за очень высокой добротности кварцевых резонаторов, принципиально, присутствует только одна частота с небольшим содержанием гармоник – кратных основной частот, уровень которых зависит от схемы генератора, его режима, степени связи резонатора с генератором и фильтрации). VXO строятся практически исключительно на кварцевых резонаторах среза АТ с колебаниями по толщине кварцевой пластины в схеме, использующей последовательный резонанс. Такие кварцевые пластины допускают генерацию на 7 гармонике, но их использование требует применения довольно большого последовательного (без пробелов) набора резонаторов для перекрытия всего требуемого диапазона частот, что осуществить довольно сложно из-за отсутствия последовательности высокоточных резонаторов в продаже, дороговизны резонаторов, особенно, если они изготавливаются под заказ. Последнее условие “даёт фору” применению довольно дешёвого свободно генерирующего LC генератора.

 

Требования к ГПД на 135 МГц

 Очевидно, что применение VXO, синтезатора с петлёй ФАПЧ или Super-VFO обусловлено, в первую очередь, достижением в них большей долговременной стабильности и точности установки частоты, чем в свободно генерирующем LC генераторе. Сильно по поводу последнего расстраиваться не нужно, так как большая часть этих недостатков может быть компенсирована применением кварцевого калибратора или цифровой шкалы. Шкалу, как и кварцевый калибратор можно сделать отключаемой, в противном случае, придётся осуществлять её экранировку и развязку, чтобы избежать помех с её стороны, как, например, от синтезатора частот. Что касается долговременной стабильности частоты, то ГПД (VFO) должен удовлетворять следующим требованиям:

1.      Частота генератора за 20-минутный период должна изменяться не более, чем на 250 Гц при:

-         климатических воздействиях (Portable) – класс “носимый-возимый”;

-         механических воздействиях - работа с автомобиля;

-         изменениях напряжения питания ± 10 %;

-         наводках РЧ, например, от собственного РА (усилителя мощности);

-         изменениях нагрузки на РЧ выходе и магнитных наводок (например, от силового трансформатора).

 При всех этих условиях уход частоты не должен превышать 250 Гц, чем обеспечивается 80 % разборчивость сигнала SSB [ 1 ].

 2. ГПД должен обладать хорошей повторяемостью и не должен содержать высокоточных настроечных механизмов и схем. В ГПД не должны применяться специальные детали (которые трудно или невозможно достать). Настройка ГПД (ввод в эксплуатацию) должна осуществляться с использованием минимума измерительных инструментов.

3.      Сигнал ГПД (его напряжение) должен обладать достаточной спектральной

чистотой, удовлетворяющей условиям состояния радиолюбительской техники на настоящее время: значит, не иметь склонности к самовозбуждению, генерации паразитных колебаний и иметь по возможности минимальный вносимый в сигнал уровень шума.

4.      ГПД должен быть рассчитан на применение в переносной аппаратуре, т. е.,

занимать небольшой объём (< 1,5 литров), иметь малую массу (< 1,5 кГ), обладать малым потреблением тока, не иметь активного термостата, время начального выбега частоты из-за самопрогрева должно быть не более 5 минут.

5.      При применении в трансивере, в режимах передачи и приёма должны быть

отдельные органы точной подстройки частоты (например, RIT, XIT).

6.      Чтобы иметь возможность съэкономить на втором ГПД, необходимом при

работе через репитеры (ретрансляторы) или для работы в соревнованиях, по возможности, нужно использовать электронную настройку, осуществляемую подачей того или иного напряжения, позволяющего осуществлять перестройку в пределах 2 МГц, на варикапы, включенные в частотозадающие цепи ГПД. Следует предусмотреть в ГПД и переключение на второй настроечный потенциометр.

 

Стабилизация напряжения

 При применении электронной перестройки частоты, крайне необходимо очень стабильное постоянное напряжение, подаваемое на варикапы: изменение напряжения всего лишь на 1 мВ, приводит к уходу частоты ГПД в 300…500 Гц. Фон переменного тока и другие помехи, приходящие к варикапам по цепям питания (также: наводки) должны быть подавлены более чем на 85 дБ. А это означает, что следует отказаться от простой стабилизации напряжения, например, с помощью стабилитронов. Однако, необычная схема стабилизации, предложенная Gerzelka в [ 2 ], позволяет осуществить с помощью подручных деталей взаимозависимую двухступенчатую стабилизацию напряжения с использованием стабилитронов. Приводимые в [ 2 ] параметры такой схемы стабилизации довольно высоки.

 Кроме сглаживания различного рода пульсаций питающего напряжения, следует обратить внимание и на его температурную зависимость. Не следует думать, что уход частоты с изменением температуры является лишь следствием температурного коэффициента изменения ёмкости самих варикапов, применённых в ГПД, он также зависит от питающего варикапы напряжения, которое при изменении температуры также изменяется. Зависимость напряжения от температуры следует выделить, ввести регулировочный элемент и подать (в противофазе) с делителя напряжения управляющее напряжение для компенсации (уменьшения) температурного дрейфа стабилизатора. Для наглядности схема применённого принципа температурной стабилизации ГПД, вместе с относящимися к ней деталями вынесена на Рис. 1.

 

 Обозначенная штриховой линией температурная обратная связь осуществляет общую компенсацию всех отдельных термонестабильных элементов ГПД и напряжения питания варикапов 13,2 В.

Электронная температурная компенсация

 При изготовлении LC генератора с бескаркасной катушкой и конденсатором с воздушным диэлектриком в его Рис. 1           частотозадающем колебательном  

            контуре, он будет иметь общий небольшой отрицательный температурный коэффициент, складывающийся из температурных коэффициентов проводников и диэлектриков. Частота такого генератора будет уменьшаться примерно на 2 кГц с ростом температуры на 1 градус шкалы Кельвина. Применением керамических конденсаторов с отрицательным температурным коэффициентом ёмкости (ТКЕ) (N033…N470) эта зависимость компенсируется. Плавное приближение к полной термокомпенсации можно осуществить с помощью термисторов или с помощью предложения Gerzelka [ 2 ], но, к сожалению, только для одной частоты. Применение в частотозадающих контурах варикапов усугубляет ситуацию.

 Практически плавная и частотонезависимая термокомпенсация может быть достигнута подачей соответствующего дополнительного компенсирующего напряжения в цепь питания варикапов. Принцип термокомпенсации представлен на схеме Рис.2.

 Через терморезистор и фазовращающий каскад, на потенциометре Р1, в точке А будет, при росте температуры, увеличивающееся напряжение, а в точке Е - уменьшающееся. Таким образом, с движка потенциометра S можно снять любое напряжение для положительной или отрицательной термокомпенсации.

 Показанная пунктиром связь обоих потенциометров может быть осуществлена, например, при делении диапазона 2 метра на 4 поддиапазона с

 Рис. 2        использованием четырёх потенциометров

         с индивидуальной схемой термокомпенсации в пределах каждого поддиапазона (на одной оси следует расположить четыре потенциометра установки частоты, каждый имеет свою градуировку шкалы, поддиапазоны переключаются отдельным переключателем поддиапазонов, например, галетным). Осуществлённая, таким образом, термокомпенсация в четырёх точках диапазона будет весьма высокой (растянутые шкалы повысят точность настройки, в случае неприменения цифровой шкалы). При желании ось компенсационного потенциометра можно вывести на переднюю панель аппарата, снабдив её шкалой частот и оперативно устанавливать требуемую термокомпенсацию под рабочие частоты, таким образом, можно обеспечить очень высокую степень термокомпенсации, независимо от частоты настройки, в пределах всего диапазона, а значит, и высокую стабильность частоты ГПД во времени.

 

Схема генератора

 Доработка или модификация бытовой аппаратуры промышленного изготовления, работающей на УКВ и СВЧ, вряд ли целесообразна. Схемы таких устройств бывают склонны к самовозбуждению и генерации паразитных колебаний при малейших геометрических изменениях в их конструкции. Добавление различного рода дросселей и резисторов в цепи эмиттеров, баз или коллекторов транзисторов, дополнительные развязки цепей с помощью конденсаторов малой ёмкости на корпус, как правило, не обеспечивают должного эффекта, снижая гарантированную повторяемость. Поворот фазы колебаний и различного рода резонансы в таких устройствах сильно зависят от размеров корпуса, рассчитанный объём которого не следует менять. Применение ферритовых материалов снижает стабильность и может внести паразитную частотную модуляцию, наводимым фоном переменного тока. А нежелательные колебания, вообще, можно, на первый взгляд, не заметить, их поиск на всём протяжении от длинных волн до СВЧ занимает много времени и, как правило, не может быть осуществлён в непрерывном диапазоне.

 Следующий основополагающий принцип при изготовлении УКВ генераторов должен

 Рис. 3а    Рис. 3б    соблюдаться самым тщательным  

            образом (он относится, конечно же, и ко всем КВ генераторам, но там к нему относятся “постольку-поскольку”). Условия возникновения колебаний выполняются только для одной расчётной частоты, для генерации других (действующих одновременно с расчётной) следует искусственно создавать препятствия (особенно опасны колебания близкие к расчётной частоте, так как их трудно отфильтровать). В противном случае, не избежать генерации паразитных частот.

 Одевание ферритовой “бусинки”, например, на коллекторный вывод транзистора генератора, вряд ли спасёт положение и помогает только в редких случаях. Надёжнее был бы ввод последующих фильтров к собственно колебательному контуру генератора, но это усложнило бы настройку из-за возникающего поворота фазы.

 В любом случае, соблюдать этот нерушимый принцип конструирования генераторов помогает применение колебательного контура генератора с высокой величиной добротности Q. Обычно в реальном корпусе ГПД, в имеющемся объёме, как показывает опыт, реально достижимой величиной добротности, при нагрузке транзисторами генератора и буферной ступени, является величина Q=120.

 Добротность контура, кроме влияния на наличие и уровень паразитных колебаний, определяет и стабильность частоты, которая вблизи резонансной частоты контура составляет [3]:

 

    ,где

 

Δf - изменение частоты;

Δφ – неравномерность вращения фазы, вызванная нежелательными влияниями, к которым относятся, например, температурные изменения в транзисторе генератора, флуктуации напряжения питания, фазовый шум транзистора и т. п. Из всего упомянутого следует вывести ещё один основной принцип при конструировании генераторов - использовать как можно более высокую добротность колебательного контура генератора. Все сопутствующие элементы должны, по возможности мало или постоянно сдвигать фазу.

 Имея в виду сделанные выводы и базируясь на исследованиях шумовых характеристик транзисторных генераторов [ 4 ], была разработана и построена схема генератора, приведённая на Рис. 3.

  Она “претерпела” изготовление в 20 экземплярах, отработана и показала себя с хорошей стороны. Речь здесь идёт о схеме генератора Клаппа [ 5 ]. Особенность схемы состоит в применении проходных конденсаторов С1 и С3, которые, вместе с конденсатором С2 принадлежат колебательному контуру генератора. Укороченные до 8 мм и разведённые в разные стороны выводы транзистора, припаяны прямо на выводы проходных конденсаторов С1, С3 и С4. Этот метод монтажа надёжно исключает генерацию паразитных колебаний и уменьшает “мерцание” частоты генератора, которое получается вследствие вращения фазы колебаний (паразитная фазовая модуляция) под действием шумов. Получаемый сигнал генератора, без каких-либо ограничений, пригоден для SSB сигнала.

 

Буферные каскады

 Довольно хороший транзистор с коэффициентом шума 2kTo и усилением в 20 дБ даёт на выходе, нагруженном эквивалентом в 75 Ом, при полосе в 2,4 кГц, шум 0,4 мкВ. Если такой транзистор поставить в буферный каскад, подключенный к выходу генератора, при условии, что он даёт на выходе, предположительно, напряжение в 12 мВ, то полезный сигнал этой двухкаскадной комбинации будет лежать только на 90 дБ выше уровня шумов, при условии, если генератор совершенно не шумит (идеален).

 Из этого следует: любой буферный к ГПД каскад должен иметь на выходе, нагруженном сопротивлением 75 Ом, по крайней мере, 120 мВ высокочастотного напряжения и быть построенным на малошумящем транзисторе, если для обеспечения указанных условий, без завязки, одного транзистора не будет хватать, ставьте два.

 

Потенциометр настройки

 Исследования доступных потенциометров, применяемых в бытовой технике показали, что не все сегменты одного и того же экземпляра потенциометра имеют одну и ту же зависимость сопротивления от температуры. Изменения влажности окружающего воздуха и быстрые изменения температуры оказывают не последнее влияние на величину снимаемого с движка потенциометра напряжения. Так, например, если сделать лёгкий выдох в конструктивную щель потенциометра сопротивлением 10 кОм, при его движке находящемся в среднем положении и приложенном напряжении 9 В к крайним его выводам, то выходное напряжение увеличится на 1 мВ. Специальные подключения к потенциометру, линеаризующие его характеристики, делать нежелательно. Пайку выводов потенциометра следует проводить быстро, провода (мягкие, гибкие, не допускающие механических напряжений) следует припаивать с края выводов потенциометра, дальнего от его корпуса. Применение специальных и калиброванных (прецизионных) потенциометров приветствуется.

 

Собственно: схема ГПД

 В дополнение к сказанному для отдельных частей ГПД, для общей схемы следует ещё отметить: шины питания 16, 13,2 и 12,7 В принципиально также могут влиять на стабильность вырабатываемых ГПД колебаний, меньшие значения этих напряжений приводят к нежелательным условиям работы варикапов, а большие - будут сильнее истощать автономный источник питания в передвижном варианте работы аппаратуры, да и защитный от переполюсовки диод будет работать менее надёжно.

 На Рис. 4 представлено схемное решение ГПД среднего уровня сложности. ГПД содержит возможность подключения второго потенциометра настройки, а также потенциометров расстройки в режимах приёма и передачи на ± 12 кГц. При этом выполняются технические требования 5 и 6 (см. выше). Этот способ

 

 Рис. 4

 

расстроек позволяет немного уводить частоту ГПД, осуществлять плавную подстройку (дополнительный электрический верньер), не прикасаясь к основной ручке настройки. При точной (плавной) подстройке частоты характеристики варикапов используются таким образом, что от начала до конца диапазона соблюдается зависимость частоты расстройки от угла поворота потенциометра расстройки. Это положительное свойство можно использовать, если есть желание промодулировать частоту ГПД (работа ЧМ), напряжение ЗЧ подводится, в этом случае, параллельно резистору R46 через разделительный конденсатор (конденсатор С32, при этом, оказывается лишним). Так как, используемые в бытовой технике потенциометры на 10 кОм имеют большой разброс параметров, следует параллельно потенциометрам R48 и R36 подключить шунтирующие их (включить параллельно - R55 и R56) резисторы, с таким расчётом, чтобы общее сопротивление было порядка 8,2 кОм. Подбором этих резисторов можно будет осуществлять подгонку шкалы ГПД, в случае применения потенциометров с другим сопротивлением, ремонта или замены потенциометров. Точная температурная компенсация осуществляется доступным извне потенциометром R51, такой вариант выбран потому, что он легко реализуем. Керамические конденсаторы С5 должны иметь общую ёмкость 14…16 пФ (общий ТКЕ параллельно включенных конденсаторов -300 * 10^ -6/ K). Их подбор следует произвести с особой тщательностью, чтобы обеспечить предварительную компенсацию со значением примерно от - 2 кГц/K до + 2 кГц/K. Эту предварительную компенсацию следует провести при комнатной температуре, не охлаждая и не нагревая как потенциометр, так и ГПД в целом, в среднем положении движка потенциометра R51, - эта предварительная параметрическая термокомпенсация позволит произвести, далее, тщательную электронную. Катушка ГПД выполнена на условиях компромисса между малыми размерами самой катушки, экранирующего корпуса и максимально достижимой в этих условиях её добротности. Максимум добротности получается при условии:

1 / D ≈ 0,4 (1) [ 6 ], при этом:

L ≈ 1,05 * D * n^2, (2),

где L, нГн; D – мм

Размеры и намоточные данные катушки:

Количество витков n = 4;

Длина катушки l = 4,9 мм;

Диаметр катушки D = 11,3 мм;

Диаметр провода катушки d = 0,8 мм

Длина выводов для подключения катушки: 5 и 15 мм;

Индуктивность катушки L = 190 нГн

 При расчёте схемы было уделено особое внимание выделению минимального количества тепла во второй ступени стабилизатора, генераторе и схеме электронной термокомпенсации. Этим достигнуто малое время прогрева ГПД (время вхождения в рабочий режим обусловлено начальным быстрым выбегом частоты из-за самопрогрева генератора и относящихся к нему деталей, включая цепи питания варикапов). Алюминиевый оксидный конденсатор С17 служит для уменьшения напряжения шумов, он должен иметь очень малый ток утечки и быть выбран на повышенное рабочее напряжение. В районе генератора не должно быть конденсаторов, выполненных из полимерных материалов (HDK Typ II или Epsilan). Они имеют нелинейные температурные коэффициенты, которые в сотни раз больше, чем у NDK – конденсаторов и их знак меняется, примерно, при комнатной температуре. При старении, эти конденсаторы теряют свою ёмкость, примерно, по 15 % в год. Проходные конденсаторы С1, С3, С4, С7 и С9 должны быть выполнены по NDK технологии (быть керамическими).

 

Конструкция

 Генератор, буферные каскады, вторая ступень стабилизации и схема электронной температурной компенсации размещены в лёгком литом алюминиевом корпусе от блока кнопок управления, например: IP-40. Внешние размеры: длина -90 мм, ширина - 90 мм, высота - 54 мм (без крышки), толшина стенок - примерно 3 мм, изготовитель: VEB Elektronschaltgerate Gorlitz. (Скорее всего, это корпус блока кнопочного управления от кранбалки). Штатная крышка от корпуса не применялась, вместо неё четырьмя винтами М4 была привёрнута другая: из алюминия толщиной 2 мм. Внутри корпуса, названные ранее каскады смонтированы на алюминиевой панели толщиной 4 мм. Эта панель делит объём корпуса на две равные части: в одной находится генератор, в другой - буферные каскады и на отдельной небольшой плате второй каскад стабилизации со схемой температурной стабилизации (см. фото на Рис. 7).

Оба больших отверстия в литом корпусе (для прохода штатных для корпуса кабелей) закрыты со стороны генератора алюминиевой пластинкой толщиной 2 мм, а со стороны, где находится монтажная плата и буферные каскады, - крышкой из фольгированного с двух сторон стеклотекстолита, в отверстия в котором впаяны проходные конденсаторы С21…С26. Проходные конденсаторы для генератора впаяны в отверстия, выполненные в латунной пластинке толщиной 0,5 мм, которая в свою очередь множеством винтов М3 притянута к алюминиевой пластине толщиной 4 мм. (В том и другом случаях получаются гальванопары: алюминий-медь и алюминий-латунь, сторону, прилегающую к алюминию у пластин следует, хотя бы, пролудить). Упомянутые проходные конденсаторы впаяны предварительно в маленькие латунные уголки, которые затем крепятся. Контурный конденсатор С2 выполнен как подстроечный с воздушным диэлектриком (Typ 8205; 8…12 пФ), керамическое его основание прочно закреплено, вклеено, с обеспечением минимальных паразитных емкостей.

 

Чтобы не уменьшать долговременную стабильность генератора, целесообразно, в области генератора не применять изделий из картона, (фольгированного) стеклотекстолита и термопласта. В качестве поддерживающих точек служат керамические уголки с прикреплёнными лепестками для пайки (TGL 8666). Они крепятся с помощью винтов М3 с использованием мягких алюминиевых предохранительных (для керамики от растрескивания) шайб к 4 мм алюминиевой панели. Катушка крепится к керамическим уголкам (TGL 8666, у которых удаляются выводные лепестки) небольшим количеством клея (Harz), см. Рис. 5.

 Элементы генератора, могущие деформироваться при приложении к ним механических воздействий, усилены  Рис. 5       керамическими стержнями с клеем. Поскольку

ёмкость подстроечного конденсатора (Typ 8205) изменяется в небольших пределах, и трудно сразу попасть на нужную частоту для окончательной настройки (при закрывании блока ГПД и встраивании его в аппаратуру, всё-равно, происходит небольшое изменение частоты), поэтому необходимо вывести ось этого конденсатора из пространства, занимаемого генератором, наружу и использовать в качестве корректора шкалы. Элементы Т1, Т4, Т5, D1, D2 и R21 вклеены (Cenusil) в отрезки медных трубок и в отверстия в 4 мм алюминиевой панели. Этим обеспечивается компенсация температурных воздействий и вносится вклад в сокращение времени самопрогрева ГПД. Греющийся элемент R21 (термистор TNM 2,2 кОм; длина - 10 мм, диаметр 1,5 мм) перед установкой в схему покрыт нитролаком.

 С внешней стороны литого корпуса под экраном расположены L2/L3 и подстроечный конденсатор на керамическом основании С20. При этом следует иметь ввиду, что катушки L2/L3 следует располагать как можно дальше от щели, образуемой литым корпусом и его алюминиевой крышкой. Катушка L2 содержит 4 витка обмоточного провода диаметром 1,0 мм, намотана на каркасе диаметром 8 мм, без сердечника, длина намотки катушки - 6 мм; L1 содержит 1 виток монтажного провода во фторопластовой изоляции диаметр жилы - 0,3 мм, намотана поверх L2.

 Литой корпус ГПД закрывается со всех сторон вспененным материалом (например, поролон) и размещается ещё в одном корпусе, собранном из алюминиевых пластин, таким образом, чтобы в него вошли: первая ступень стабилизации, потенциометр, выключатель (переключатель) и реле. Внешние размеры этого второго корпуса, собранного из алюминиевых панелей: передняя стенка 160 х 110 мм, при глубине 95 мм. Таким образом РЧ поля и фон переменного тока будут удалены от чувствительных к наводкам цепей варикапов и будет достигнута разумная климатическая зона для потенциометра и (иже с ним) резисторов. По возможности не применяйте всякие лишние установочные подстроечные регуляторы, не применяйте гетинакс и картонные уплотнители.

 

Настройка

 Настройку (и ввод в эксплуатацию) следует производить в таком порядке: первый каскад стабилизации - второй каскад стабилизации - электронная температурная компенсация - генератор - буферные каскады. Каскады стабилизации следует проверять как в режиме холостого хода, так и под нагрузкой. При окружающей температуре, установленной как можно точнее, 20 градусов Цельсия, R26 установить электронную компенсацию таким образом,, чтобы напряжение в точке между С25 и С26 стало равным нулю. При температуре +30 градусов напряжение должно быть, примерно, +260 мВ, при +10 градусах - -260 мВ (внутреннее сопротивление измерительного прибора 50 кОм).

 Следующим этапом, проверяем зависимость частоты генератора от управляющего напряжения, прилагаемого к варикапам, согласно Рис.6.

 Для настройки временно, пользуясь принципиальной схемой ГПД на Рис.4, включаем варикап между корпусом и движком потенциометра R49, а это означает: С22 - замыкаем на корпус, С21 подключаем к движку R49 и параллельно всему подключаем вольтметр. Применение двойной стабилизации напряжения обусловлено ещё и тем, что инструментально выявленное напряжение шумов интегральной микросхемы первой ступени стабилизации МАА723, привело бы к мерцанию частоты генератора, вторая ступень стабилизации (13,2 В) обладает значительно меньшим уровнем шумов и мерцание

 

частоты генератора не наблюдается. В данном случае, ёмкость конденсатора С5 следует подобрать таким образом, чтобы начало диапазона (частота 133,3 МГц) устанавливалось при напряжении на варикапах 6 ± 0,2 В, а конец диапазона (частота 135,3 МГц) - при 12 ± 0,2 В. Данные на Рис.6 частотные границы относятся к использованию промежуточной частоты 10700 кГц. Схема без изменения может быть         Рис. 6         использована и при ПЧ равной 9 МГц.

          При больших отклонениях от частоты 135 МГц, следует, соответственно поменять индуктивности катушек L1 и L2. РЧ напряжение на базе транзистора генератора должно составлять 100…125 мВ. Приемлемые по точности результаты измерений можно получить только тогда, когда к РЧ головке прибора со стороны транзистора Т1 подключен проходной конденсатор С1 (т. е., измерения следует проводить в точке соединения конденсаторов С1 и С5) и РЧ-головка находится вне полей действия колебательных контуров генератора (располагать подальше от катушек). После проведённых таким образом контрольных замеров, окончательно полученная схема ГПД приведена на Рис.4. Схема уже содержит предварительную компенсацию (менее чем 2 кГц/К (где К - градус шкалы Кельвина)), остаётся уложить частотные границы перекрываемого диапазона частот в следующем порядке: верхняя граница устанавливается С2, середина диапазона - R40 и после переключения поддиапазона – R45; начало диапазона - с помощью R42 или R34. Поскольку настройка с помощью R45 и R42 взаимозависима, необходимо осуществлять пошаговое приближение к цели, изменяя сопротивление то одного, то другого. Затем можно приступать к общей градуировке шкалы ГПД. При настройке ГПД и градуировке шкалы следует поддерживать температуру окружающего воздуха в 20 градусов Цельсия и как можно точнее, движки потенциометров R49, R50, R51 и R53 должны находиться, при этом, в среднем положении.

 Калибровка шкалы потенциометра R51 должна производиться после того, как ГПД длительное время выдерживается при определённой, дающей калибрационную точку, температуре, чтобы устройство могло полностью прогреться или, наоборот, охладиться (после, если сделать шкалу температур, устанавливая полную термокомпенсацию выбега частоты ГПД, по шкале потенциометра, можно будет грубо судить и о температуре окружающего воздуха - Hi!), при этом приходится изменять положение движка R51. Полный прогрев устройства наступит тогда, когда прекратится уход частоты, после очередной переустановки движка R51. Шкала потенциометра R51 калибруется через 200 кГц с установкой значения соответствующих частот, В случае необходимости на положение рисок на шкале и расстояние между ними можно влиять с помощью изменения сопротивления резисторов R57 и R58.

 Колебательный контур на выходе второго буферного каскада настраивается как обычно, необходимо лишь добиться равномерности выходного напряжения во всём диапазоне рабочих частот ГПД.

 

Рис. 7

 

 

Полученные результаты

 При длительной эксплуатации в течение 24 часов, при температуре окружающего воздуха в интервале 13…18 градусов Цельсия максимальное изменение частоты составило ± 600 Гц (включая дрейф калибровки). Наименьшее изменение частоты за 20 мин составило 80 Гц. Время вхождения в нормальный (с уходом частоты менее 250 Гц за 20 мин) режим после включения составило 3 минуты, а это означает, что через три минуты после включения можно уже проводить связи. Быстрое изменение температуры на 14 градусов Кельвина для ГПД, используемого отдельно (без корпуса трансивера) выразилось в уходе частоты на целых 3,5 кГц (из-за неравномерного прогрева отдельных деталей). Через час работы после смены температуры частота “пошла” обратно и ещё через 2,5 часа (в общей сложности через 3,5 часа) изменение частоты вошло в норму, т. е., не превышало 250 Гц за 20 минут.

-         Температурный уход частоты в статичных (постоянных) условиях в диапазоне теиператур +12…+22 градусов Цельсия составляет £ 200 Гц/К. При более тщательной калибровке шкалы R51 (оперативной установке его движка) возможно достижение лучших значений.

-         Изменение напряжения питания в диапазоне 19,5…29 В вызывает уход частоты генератора менее 20 Гц.

-         Потребление тока генератором плавного диапазона составляет 21,5 мА.

-         Расположение силового трансформатора мощностью 25 Вт в 50 мм от ГПД не вызывает частотной девиации частоты последнего, определяемой наводкой переменного тока (проще: наводок на генератор со стороны этого трансформатора нет)

-         При изменении нагрузки на выходе ГПД (75 Ом, холостой ход, короткое замыкание, 75 Ом с параллельной ёмкостью 10 пФ, 75 Ом с параллельной ёмкостью 100 пФ) изменение частоты находилось в пределах 200 Гц.

-         Паразитных колебаний не отмечено.

-         Выходное напряжение ГПД на нагрузке 75 Ом составило 330 мВ.

-         Механические колебания и ударные воздействия при эксплуатации на

средствах передвижения (автомобиль и т. п.) вызывают незначительную девиацию частоты, которая, однако, не влияет на разборчивость SSB сигнала.

 

Литература: [ 1 ] Autorenkollektiv: Amateurfunk,5., völlig überarbeitete Auflage,

    Militärverlag der DDR, Berlin 1978, Kapitel 16.2. Vor- und Nachteile

    von SSB, S. 514

   [ 2 ] Gerzelka,G: Frequenzstabiler VFO-Steuersender für das 2-m Band;

    Funktechnik 30 (1975), H.16, S. 494

   [ 3 ] Philippow, E: Taschenbuch der Elektrotechnik, Band 3,

    Nachrichtentechnik; VEB Verlag Technik, Berlin 1969; Abschnitt  

3-1-8-2.       Frequenzkonstanz, S. 595

   [ 4 ] Klein, H.-J.: Untersuchung der Rauscheigenschaften von

    Transistoroszillatoren; Nachrichtentechnik 19 (1969), H.8, S. 281

   [ 5 ] Lechner, D: Kurzwellenempfänger, Militärverlag der DDR (VEB),

    Berlin 1975; Kapitel 9. Oszillatoren, Bemessung, S. 256

   [ 6 ] Rint, C: Handbuch für Hochfrequenzß und Elektrotechniker, II. Band;

    Verlag für Radio-Foto-Kinotechnik GmbH Berlin 1953, S. 441