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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Ein einfacher Breitband-HF-Signalgenerator. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Messtechnik Der vorgeschlagene Hochfrequenzsignalgenerator besticht durch seinen einfachen Aufbau und sorgt für eine Stabilisierung der Ausgangsspannung in einem breiten Frequenzband. Die Anforderungen an einen Breitbandsignalgenerator sind bekannt. Zunächst einmal ist dies ein ziemlich kleiner Wert der Ausgangsimpedanz, der es ermöglicht, seinen Ausgang an die Wellenimpedanz des Koaxialkabels (normalerweise 50 Ohm) anzupassen, und das Vorhandensein einer automatischen Anpassung der Amplitude der Ausgangsspannung, die behält seinen Pegel nahezu konstant, unabhängig von der Änderung der Frequenz des Ausgangssignals. Für den Mikrowellenbereich (über 30 MHz) sind eine einfache und zuverlässige Bereichsumschaltung sowie eine rationelle Konstruktion des Generators von großer Bedeutung. Das schematische Diagramm des Geräts ist in Abb. 1 dargestellt. 1. Die Transistoren VT2, VT1 bilden zusammen mit einem Kondensator C1 zur variablen Frequenzeinstellung und den Induktivitäten L4 - L2 einen Hauptoszillator (Frequenzbereich 160 ... 1 MHz). Der R5R1-Teiler stellt die DC-Vorspannung für diese Transistoren ein. Widerstände mit einem niedrigen Widerstandswert sind in den Basis- (Gate-) Schaltungen der Transistoren VT4 - VT6 enthalten; sie dienen dazu, die parasitäre Erzeugung von Hochfrequenztransistoren zu unterdrücken. Durch Einstellen des Stroms, der durch den gemeinsamen Widerstand R1 im Emitterkreis der Transistoren VT2 und VTXNUMX fließt, kann der Modus sinusförmiger Schwingungen mit geringer Verzerrung bei einer Spannungsamplitude von mehreren Volt eingestellt werden.
Das Hochfrequenzsignal vom Generator wird über den Kondensator C4 dem Gate des Feldeffekttransistors VT3 zugeführt. Dadurch wird eine nahezu perfekte Entkopplung von Last und Generator erreicht. Um die Vorspannung der Transistoren VT3 und VT4 einzustellen, werden die Widerstände R7, R8 verwendet, und der Strommodus der Kaskade wird durch die Widerstände R12 - R 14 bestimmt. Um den Entkopplungsgrad zu erhöhen, wird die hochfrequente Ausgangsspannung entfernt der VT4-Kollektorkreis. Um den Pegel zu stabilisieren, wird das HF-Signal über den Kondensator C9 dem Gleichrichter mit Spannungsverdopplung zugeführt, die an den Elementen VD1, VD2, C10, C11, R15 vorgenommen wird. Proportional zur Amplitude des Ausgangssignals wird die gleichgerichtete Spannung zusätzlich im Regelkreis an VT5 und VT6 verstärkt. In Abwesenheit eines Signals ist der HF-Transistor VT6 vollständig geöffnet; in diesem Fall wird dem Master-Oszillator die maximale Versorgungsspannung zugeführt. Dadurch werden die Bedingungen für die Selbsterregung des Generators erleichtert und im Anfangsmoment wird eine große Amplitude seiner Schwingungen hergestellt. Diese HF-Spannung durch den Gleichrichter öffnet jedoch VT5, während die Spannung an der Basis von VT6 ansteigt, was zu einer Abnahme der Generatorversorgungsspannung und letztendlich zu einer Stabilisierung der Amplitude seiner Schwingungen führt. Der Gleichgewichtszustand ist hergestellt, wenn die Amplitude des HF-Signals am VT4-Kollektor etwas höher als 400 mV ist. Der variable Widerstand R17 (dargestellt als Potentiometer) ist tatsächlich ein HF-Dämpfungsglied, und in Abwesenheit einer Last an seinem Ausgang erreicht die maximale Spannung ein Viertel des Eingangs, d. h. 100mV. Wenn das Koaxialkabel mit einem Widerstand von 50 Ohm belastet wird (was für seine Anpassung im Frequenzbereich von 50 bis 160 MHz und höher erforderlich ist), stellt sich am Generatorausgang eine HF-Spannung von etwa 50 mV ein, die reduziert werden kann durch Einstellen des Dämpfungsglieds auf den erforderlichen Pegel. Als R17-Regler in der Oszillatorschaltung wurde ein 50-Ohm-Prech-Dämpfungsglied verwendet. Wenn eine bestimmte Anwendung keine Anpassung des Ausgangsspannungspegels erfordert, kann das R17-Dämpfungsglied durch einen festen 50-Ohm-Widerstand ersetzt werden. Aber auch in diesem Fall bleibt es möglich, den HF-Spannungspegel innerhalb bestimmter Grenzen einzustellen: Zu diesem Zweck wird der Kondensator C9 nicht mit dem Kollektor von VT4, sondern mit seinem Emitter verbunden, wobei ein geringer Wert berücksichtigt werden muss Änderung (Abnahme) des Signalpegels bei höheren Frequenzen des Arbeitsbereichs. Dann wird die Last für VT4 durch das Dämpfungsglied R17 und die Widerstände R11, R12 gebildet. Eine Erhöhung der Amplitude der hochfrequenten Ausgangsspannung kann erreicht werden, indem der Widerstand R11 mit einer Drahtbrücke geschlossen wird. Wenn jedoch die Amplitude der Ausgangsspannung verringert werden muss, bleibt der Widerstand R11 im Gerät und die Kondensatoren C7, C8 sind angelötet. Eine noch stärkere Verringerung des Ausgangssignalpegels kann durch Verringern des Werts des Widerstands R17 erreicht werden, aber in diesem Fall besteht keine Übereinstimmung mehr mit dem Kabel, und bei Frequenzen über 50 MHz ist dies nicht akzeptabel! Alle Teile des Generators befinden sich auf einer kleinen Leiterplatte. Die Induktoren des Generators L1 - L3 sind auf Rahmen mit einem Durchmesser von 7,5 mm gewickelt. Ihre Induktivitäten sind mit verlustarmen Ferritkernen getrimmt, die für den Betrieb im VHF-Band ausgelegt sind. Spule L3 hat 62 Windungen, L2 - 15 und L1 - 5 Windungen PEL 0,2 Draht (Wicklung aller Spulen in einer Lage). Die Induktivität WL1 ist in Form einer Schleife ausgeführt, die auf der einen Seite mit dem Bereichsumschalter und auf der anderen Seite mit dem variablen Kondensator C1 verbunden ist. Die Abmessungen der Schlaufe sind in Abb. 2. Es besteht aus versilbertem Kupferdraht mit einem Durchmesser von 1,5 mm. Um die Abstände zwischen den Leitern festzulegen, werden drei Platten aus Isoliermaterial mit geringen Verlusten (z. B. Fluorkunststoff) verwendet, in die zwei Löcher mit einem Durchmesser von 1,5 mm gebohrt werden, die sich jeweils in einem Abstand von 10 und 2,5 mm befinden (Abb 2).
Das gesamte Gerät befindet sich in einem Metallgehäuse mit den Maßen 45 x 120 x 75 mm. Wenn das Dämpfungsglied und der HF-Stecker auf der der Leiterplatte gegenüberliegenden Seite in das Gehäuse eingebaut werden, bleibt im Inneren des Gerätegehäuses noch genügend Platz für die Netzteile: ein 1-W-Netztrafo mit a Abnahme der Netzspannung auf 15 V, eine Gleichrichterbrücke und eine Mikroschaltung 7812 (Haushaltsanalog - KR142EN8B). Im Gehäuse kann auch ein Miniatur-Frequenzmesser mit Frequenzvorteiler untergebracht werden. In diesem Fall sollte der Teilereingang mit dem VT4-Kollektor und nicht mit dem Ausgangsanschluss verbunden werden, wodurch die Frequenz bei jeder vom R17-Dämpfungsglied abgenommenen HF-Spannung gelesen werden kann. Es ist möglich, den Frequenzbereich des Geräts zu ändern, indem die Induktivität der Schaltungsspule oder die Kapazität des Kondensators C1 geändert wird. Bei Erweiterung des Frequenzbereichs zu höheren Frequenzen hin sollten die Verluste des Abstimmkreises reduziert werden (Verwendung eines Kondensators mit Luftdielektrikum und Keramikisolation als C1, Induktivitäten mit geringen Verlusten). Außerdem müssen die Dioden VD1 und VD2 diesen erweiterten Frequenzbereich einhalten, da sonst mit zunehmender Frequenz die Ausgangsspannung des Generators ansteigt, was durch eine Abnahme des Wirkungsgrads der Stabilisierungsschaltung erklärt wird. Um die Abstimmung zu erleichtern, wird ein zusätzlicher Drehkondensator kleiner Kapazität (elektrischer Nonius) parallel zu C 1 geschaltet oder ein mechanischer Nonius mit einem Übersetzungsverhältnis von 1:3 - 1:10 zum Abstimmkondensator verwendet. Bei diesem Design können die Transistoren BF199 durch inländische ersetzt werden - KT339 mit einem beliebigen Buchstabenindex und bei der Erweiterung des Generatorbereichs in Richtung höherer Frequenzen - KT640, KT642, KT643. Anstelle des Feldeffekttransistors BFW11 darf KP307G oder KP312 installiert werden, und anstelle des Transistors VS252S eignet sich KT3107 mit den Indizes Zh, I, K oder L. Mikrowellendetektordioden, beispielsweise 2A201, 2A202A, können sein als Dioden verwendet. Wenn der Generator mit Frequenzen von nicht mehr als 100 MHz arbeitet, können auch Dioden vom Typ GD507A (mit Korrektur des Widerstandswerts des Widerstands R11) verwendet werden. Schalter SA1 - PGK. Die Leistung der Widerstände beträgt 0,125 bzw. 0,25 Watt. Der Kondensator C1 muss ein Luftdielektrikum sein und über eine Keramik- oder Quarzisolierung sowohl der Statorplatten vom Gehäuse als auch der Rotorplatten von der Achse verfügen; seine maximale Kapazität wird am besten auf 50 pF begrenzt. Dämpfungsglieder der Art, wie sie im Generator verwendet werden, werden von unserer Industrie nicht hergestellt. Stattdessen ist die Verwendung eines glatten Reglers im Autoregulierungskreis und eines herkömmlichen Stufendämpfers mit P- oder T-förmigen Verbindungen am Ausgang zulässig. Sie können auch versuchen, selbst ein Dämpfungsglied mit einer sanften Anpassung der Ausgangsspannung herzustellen, indem Sie die standardmäßigen variablen Widerstände für diesen Zweck modifizieren. Beachten Sie, dass der Einstellbereich des Ausgangspegels von selbstgebauten Dämpfungsgliedern erheblich vergrößert werden kann, wenn sie auf der Basis eines gleitenden variablen Widerstands hergestellt werden, an dessen leitender Schicht auf einer Seite ein schmaler Metallstreifen entlang angebracht ist die gesamte Länge. Es ist mit einem gemeinsamen Draht und Körper verbunden. Literatur
Veröffentlichung: N. Bolschakow, rf.atnn.ru
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